Decarbonizing Sweden’s transport sector is crucial to achieving Sweden’s greenhouse gas reduction goals until 2030 and 2045 as it accounts for one-third of Sweden’s total domestic greenhouse gas emissions. Among the transport sector, maritime vessels are an example that needs to be decarbonized and, as a response, electric solutions have risen as one solution due to the potential benefits, such as greenhouse gas reductions and improved air quality. Thus, investigating how battery-electric propulsion can assist in the transition toward a sustainable maritime sector is of significance. Considering this, the thesis investigates the opportunities and trade-offs between diesel and battery-electric propulsion for a conceptual passenger vessel in the Stockholm archipelago. More specifically, the thesis evaluates technical, environmental, and economic aspects of distinct battery-electric and diesel propulsion alternatives through a life cycle assessment study and life cycle costing analysis. The conducted thesis demonstrates the potential viability of battery-electric propulsion for Stockholm’s public transport. Implementing battery-electric vessels reduces carbon dioxide emissions and pollutants, but results in higher environmental contribution in other areas such as ecotoxicity and land use. Economically, considering the distinct differences between the configurations and without taking into account infrastructure expenses, the battery-electric configurations offer lower long-term costs despite higher initial investments. In addition, the thesis discusses maritime electrification in a broader context, highlighting aspects outside of the study’s scope such as charging infrastructure, social issues related to battery metal extractions, and geopolitical concerns. Therefore, by addressing technical, environmental, economic, as well as other impacts, this thesis provides essential insight from a holistic perspective, guiding policymakers and stakeholders toward a greener future. / Att minska koldioxidutsläppen i Sveriges transportsektor är avgörande för att uppnå Sveriges miljömål med fokus på växthusgaser till 2030 och 2045 eftersom den står för en tredjedel av Sveriges totala inhemska utsläpp av växthusgaser. Inom transportsektorn är fartyg ett exempel som behöver minska sina koldioxidutsläpp och som en respons har batterielektrisk drift kommit upp som en lösning med tanke på de potentiella fördelarna som det kan ge upphov till såsom minskning av växthusgaser och förbättrad luftkvalitet. Med hänsyn till detta undersöker denna avhandling möjligheterna och avvägningarna mellan diesel och batterielektrisk framdrivning för ett konceptuellt passagerarfartyg i Stockholms skärgård. Mer specifikt utvärderar avhandlingen tekniska, miljömässiga och ekonomiska aspekter av distinkta batterielektriska- och dieselframdrivningsalternativ genom en livscykelanalys och livscykelkostnadsanalys. Det genomförda examensarbetet visar den potentiella betydelsen av batteridriven framdrivning för Stockholms maritima kollektivtrafik. Att implementera batterielektriska fartyg minskar exempelvis koldioxidutsläpp och luftföroreningar, men ger upphov till en högre miljömässig påverkan inom andra områden såsom ekotoxicitet och markanvändning. Ur ett ekonomiskt perspektiv och med ett fokus på distinkta skillnader mellan konfigurationerna samt utan att ta hänsyn till kostnader inom infrastruktur erbjuder de batterielektriska konfigurationerna lägre långsiktiga kostnader trots högre initiala investeringar. Dessutom diskuterar avhandlingen marin elektrifiering i ett bredare sammanhang och lyfter fram aspekter utanför studiens avgränsningar såsom laddningsinfrastruktur, sociala frågor relaterat till batterimetallutvinning och geopolitiska problem. Med det sagt, genom att ta upp tekniska, miljömässiga, ekonomiska och andra relevanta effekter ger denna avhandling insikter ur ett holistiskt perspektiv som kan vägleda beslutsfattare och intressenter mot en grönare framtid.

Tesis por compendio / [EN] In the last decade, there has been an increase in demand for biofuels, fostered by public policies. In the European Union, Directive 2009/28/EC (RED) establishes a 10% target for renewable energy use in the transport sector by 2020, in order to reduce overall greenhouse gas (GHG) emissions. In view of the land use change (LUC) that has recently occurred on a global scale as a consequence of bioenergy expansion, environmental considerations are more frequently incorporated into biofuel policies in order to promote only those biofuels delivering substantial GHG savings. The aim of the present thesis has been to analyze the environmental effects of the introduction of biodiesel for transport in the context of Spain, by applying different methodologies under a life cycle perspective, in order to address controversial issues, such as indirect LUC. First of all, the environmental and economic benefits brought about by an integrated process for waste management have been analyzed; biodiesel is obtained from the treatment of used cooking oil (UCO). The evaluation of the environmental performance has been carried out by means of the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, while the financial assessment has been performed by applying a Life Cycle Costing (LCC). Both methodologies are based on a holistic approach and are crucial for a more thorough understanding of the sustainability of the proposed system. The combined study shows that the process has the potential to cause significant environmental benefits (subject to methodological assumptions), but this comes at the expense of the profits generated when the analysis is carried out from a municipal point of view. LCA has been subsequently applied to different systems for biodiesel production under a consequential approach, as the only way to measure indirect effects. There are different methodologies to carry out a consequential LCA, and all of them require the application of economic concepts. The first one consists of performing system expansion in order to include the additional functions provided by the co-products, since indirect effects arise from co-product interactions with other life cycles in the international market. This has allowed for the biodiesel domestically produced from UCO to be compared with the soybean biodiesel imported from Argentina. Furthermore, a mathematical programming model has been proposed based on the biodiesel sector's nameplate capacity in Spain. Its aim is to determine the optimal feedstock mix according to economic criteria, in order to meet the target demand for 2020; the biodiesel resulting from the mix must also fulfill the environmental requirements in the RED. The model allows for an LCA to be simultaneously carried out, in order to calculate the emissions associated with each production pathway. Indirect emissions from LUC in the Spanish agriculture can also be estimated. Finally, a general equilibrium model has been used to analyze the global environmental consequences, in terms of GHG emissions and LUC, of increasing the demand for biodiesel in the EU to meet the RED targets, in combination with recent anti-dumping measures on biodiesel imports from some specific countries. The outcomes from these studies have allowed for emission factors to be determined for different biodiesel production pathways in the Spanish market. Not only global warming has been taken into account but also other impact categories, which may be equally critical. In addition, pros and cons of the methodologies applied have been identified, depending on the goal and scope of the study; they should be applied in a complementary manner for a better understanding of the global phenomenon of bioenergy, increasing the confidence in GHG emission results. Reducing uncertainty in LUC estimates is crucial to enhance the applicability of future biofuel policies. / [ES] La demanda de biocombustibles ha aumentado progresivamente en los últimos años, fomentada por políticas públicas. En la Unión Europea, la Directiva 2009/28/EC (RED) establece un objetivo del 10% para el uso de energías renovables en el sector del transporte en 2020, con tal de reducir los gases de efecto invernadero (GEI). Ante la evidencia del cambio en el uso del suelo (CUS) a escala global a consecuencia del auge de los biocombustibles, se han incorporado consideraciones ambientales para promover únicamente aquellos biocarburantes que causen un ahorro sustancial de GEI. El objetivo de la presente tesis ha sido analizar los efectos ambientales de la introducción de biodiesel en el contexto español, aplicando distintas metodologías bajo una perspectiva del ciclo de vida, con el fin de abordar cuestiones controvertidas como el CUS indirecto. En primer lugar, se han evaluado los beneficios ambientales y económicos derivados de un proceso integrado de tratamiento de residuos donde se produce biodiesel a partir de aceite de cocina usado (ACU). La evaluación ambiental se ha realizado mediante la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV), mientras que la evaluación financiera se ha llevado a cabo mediante el cálculo del Coste del Ciclo de Vida. Ambas metodologías comparten el mismo enfoque holístico y son esenciales para una comprensión más completa de la sostenibilidad del sistema propuesto. El análisis combinado revela que, si bien éste presenta el potencial de generar importantes beneficios ambientales (sujeto a supuestos metodológicos), esto ocurre a costa del beneficio económico cuando el análisis se hace desde el punto de vista municipal. A continuación, se ha aplicado el ACV a distintos sistemas de producción de biodiesel bajo un enfoque consecuencial, como la única forma de estimar el CUS indirecto. Existen diferentes metodologías para la realización de un ACV consecuencial y todas ellas requieren la aplicación de conceptos económicos. La primera consiste en aplicar la expansión del sistema para incluir las funciones adicionales desempeñadas por los coproductos, ya que los efectos indirectos surgen de las interacciones de éstos con otros ciclos de vida en el mercado internacional. Ello ha permitido comparar la producción de biodiesel de ACU frente a la importación de biodiesel de soja de Argentina. Se ha propuesto también un modelo de programación matemática basado en la capacidad nominal del sector del biodiesel en España. Su objetivo es determinar la combinación de materias primas óptima, desde el punto de vista económico, para cumplir con de la demanda proyectada para 2020 pero que cumpla a su vez con las exigencias ambientales de la RED. El modelo incorpora un módulo para realizar un ACV de forma simultánea, que permite estimar las emisiones asociadas a las distintas vías de obtención de materias primas. Se pueden calcular incluso las emisiones indirectas por CUS en la agricultura española. Finalmente, se ha aplicado un modelo de equilibrio general para el análisis de las consecuencias ambientales globales (en términos de emisiones de GEI y CUS) de un aumento en la demanda de biodiesel en la UE según la RED, en combinación con las recientes medidas arancelarias sobre las importaciones de determinados países. Todo ello ha permitido calcular factores de emisión para diferentes alternativas de producción de biodiesel destinado al mercado español, no sólo en relación al calentamiento global sino también a otras categorías de impacto que pueden ser igualmente críticas. Además, se han identificado ventajas e inconvenientes de las metodologías aplicadas, dependiendo del objetivo y el alcance de estudio; lo ideal es aplicarlas de forma complementaria para una mayor comprensión del fenómeno global de la bioenergía, contribuyendo a una mayor solidez en los resultados de GEI. Reducir la incertidumbre en las estimaciones de CUS es fundamental para asegurar la a / [CA] La demanda de biocombustibles ha augmentat progressivament els darrers anys, fomentada per polítiques públiques. En la Unió Europea, la Directiva 2009/28/EC (RED) estableix un objectiu del 10% per a l'ús d'energies renovables en el sector del transport en 2020, amb l'objectiu de reduir els gasos d'efecte hivernacle (GEH). Davant l'evidència del canvi en l'ús del sòl (CUS) a escala global a conseqüència de l'auge dels biocombustibles, s'han incorporat consideracions ambientals per promoure únicament aquells biocarburants que causen un estalvi substancial de GEH. L'objectiu de la present tesi ha estat analitzar els efectes ambientals de la introducció de biodièsel en el context espanyol, mitjançant l'aplicació de diferents metodologies sota una perspectiva del cicle de vida, amb la finalitat d'abordar qüestions tan controvertides com el CUS indirecte. En primer lloc, s'han avaluat els beneficis ambientals i econòmics derivats d'un procés integrat de tractament de residus on es produeix biodièsel a partir d'oli de cuina usat (OCU). L'avaluació ambiental s'ha realitzat mitjançant la metodologia d'Anàlisi de Cicle de Vida (ACV), mentre que l'avaluació financera s'ha dut a terme mitjançant el càlcul del Cost del Cicle de Vida. Ambdues metodologies comparteixen el mateix enfocament holístic i són essencials per a una comprensió més completa de la sostenibilitat del sistema proposat. L'anàlisi combinada revela que, si bé aquest presenta el potencial de generar importants beneficis ambientals (subjecte a supòsits metodològics), això ocorre a costa del benefici econòmic quan l'anàlisi es fa des del punt de vista municipal. A continuació, s'ha aplicat l'ACV a diferents sistemes de producció de biodièsel sota un enfocament conseqüencial, com l'única forma d'estimar el CUS indirecte. Existeixen diferents metodologies per a la realització d'un ACV conseqüencial i totes elles requereixen l'aplicació de conceptes econòmics. La primera consisteix a aplicar l'expansió del sistema per incloure les funcions addicionals exercides pels coproductes, ja que els efectes indirectes sorgeixen de les interaccions d'aquests amb altres cicles de vida al mercat internacional. Això ha permès comparar la producció de biodièsel d'OCU amb la importació de biodièsel de soia de l'Argentina. S'ha proposat també un model de programació matemàtica basat en la capacitat nominal del sector del biodièsel a Espanya. El seu objectiu és determinar la combinació òptima de matèries primeres, des del punt de vista econòmic, per complir amb de la demanda projectada per 2020 però que complisca al seu torn amb les exigències ambientals de la RED. El model incorpora un mòdul per realitzar un ACV de forma simultània, el qual permet estimar les emissions associades a les diferents vies d'obtenció de matèries primeres. Es poden calcular fins i tot les emissions indirectes per CUS en l'agricultura espanyola. Finalment, s'ha aplicat un model d'equilibri general per a l'anàlisi de les conseqüències ambientals globals (en termes d'emissions de GEH i CUS) d'un augment en la demanda de biodièsel en la UE segons la RED, en combinació amb les mesures aranzelàries recents sobre les importacions des de determinats països. Tot això ha permès calcular factors d'emissió per a diferents alternatives de producció de biodièsel destinat al mercat espanyol, no només en relació a l'escalfament global sinó també a altres categories d'impacte que poden ser igualment crítiques. A més, s'han identificat avantatges i inconvenients de les metodologies aplicades, depenent de l'objectiu i l'abast d'estudi; l'ideal és aplicar-les de forma complementària per a una major comprensió del fenomen global de la bioenergia, per contribuir a una major solidesa en els resultats de GEH. Reduir la incertesa en les estimacions de CUS és fonamental per assegurar l'aplicabilitat de les polítiques de biocombustibles en el futur. / Escobar Lanzuela, N. (2015). Contribution to the environmental impact assessment of biodiesel in the context of Spain [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52027 / Compendio

Tesis por compendio / [EN] Currently, there is a trend towards sustainability, especially in developed countries, where the concerns of society about environmental degradation and social problems have increased. Following this trend, the construction sector is one of the most influential sectors due to its high economic, environmental, and social impacts. At the same time, there is an increase in the demand for transport, which drives a need to develop and maintain the necessary infrastructure for this purpose. Taking all these factors into account, bridges become a key structure and therefore assessment of sustainability throughout their whole life-cycle is essential. The main objective of this thesis is to propose a methodology that allows assessment of the sustainability of a bridge under uncertain initial conditions (subjectivity of the decision-maker or variability of initial parameters) and optimization of the design to obtain a robust optimal bridge. To this end, an extensive bibliographic review of all the works that perform assessments of the sustainability of bridges through the valuation of criteria related to their main pillars (economic, environmental, or social) has been carried out. In this review, it has been observed that the most comprehensive way to evaluate the environmental and social pillars is through the use of life-cycle impact assessment methods. These methods allow sustainability assessment to be performed for the whole life-cycle of the bridge. This process provides valuable information to decision-makers for the assessment and selection of the most sustainable bridge. However, the decision-makers' subjective assessments of the relative importance of the criteria influence the final assessment of sustainability. For this reason, it is necessary to create a methodology that reduces the associated uncertainty and seeks robust solutions according to the opinion of decision-makers. In addition, for bridges, the design and decision-making are conditioned by the initially defined parameters. This leads to solutions that may be sensitive to small changes in these initial conditions. A robust optimal design makes it possible to obtain optimal solutions and structurally stable designs under variations of the initial conditions as well as sustainable designs that are not influenced by the preferences of the stakeholders who are part of the decision-making process. Thus, obtaining a robust optimal design becomes a probabilistic optimization process that has a high computational cost. For this reason, the use of metamodels has been integrated into the proposed methodology. Specifically, Latin hypercube sampling is used for the definition of the initial sample and a kriging model is used for the definition of the mathematical approximation. In this way, kriging-based heuristic optimization reduces the computational cost by more than 90% with respect to conventional heuristic optimization while obtaining very similar results. This thesis provides, first of all, an extensive bibliographic review of both the criteria used for the assessment of sustainability of bridges and the different methods of life-cycle impact assessment to obtain a complete profile of the environmental and social pillars. Subsequently, a methodology is defined for the full assessment of sustainability, using life-cycle impact assessment methods. Likewise, an approach is proposed that makes it possible to obtain structures with little influence from the structural parameters, as well as from the preferences of the different decision-makers regarding the sustainability criteria. The methodology provided in this thesis is applicable to any other type of structure. / [ES] Actualmente existe una tendencia hacia la sostenibilidad, especialmente en los países desarrollados donde la preocupación de la sociedad por el deterioro ambiental y los problemas sociales ha aumentado. Siguiendo esta tendencia, el sector de la construcción es uno de los sectores que mayor influencia tiene debido a su alto impacto económico, ambiental y social. Al mismo tiempo, existe un incremento en la demanda de transporte que provoca la necesidad de desarrollo y mantenimiento de las infraestructuras necesarias para tal fin. Con todo esto, los puentes se convierten en una estructura clave, y por tanto, la valoración de la sostenibilidad a lo largo de toda su vida es esencial. El objetivo principal de esta tesis es proponer una metodología que permita valorar la sostenibilidad de un puente bajo condiciones iniciales inciertas (subjetividad del decisor o variabilidad de parámetros iniciales) y optimizar el diseño para obtener puentes óptimos robustos. Para ello, se ha realizado una extensa revisión bibliográfica de todos los trabajos en los que se realiza un análisis de la sostenibilidad mediante la valoración de criterios relacionados con sus pilares principales (económico, medio ambiental o social). En esta revisión, se ha observado que la forma más completa de valorar los pilares medioambientales y sociales es mediante el uso de métodos de análisis de ciclo de vida. Estos métodos permiten llevar a cabo la valoración de la sostenibilidad durante todas las etapas de la vida de los puentes. Todo este procedimiento proporciona información muy valiosa a los decisores para la valoración y selección del puente más sostenible. No obstante, las valoraciones subjetivas de los decisores sobre la importancia de los criterios influyen en la evaluación final de la sostenibilidad. Por esta razón, es necesario crear una metodología que reduzca la incertidumbre asociada y busque soluciones robustas frente a las opiniones de los agentes implicados en la toma de decisiones. Además, el diseño y toma de decisiones en puentes está condicionado por los parámetros inicialmente definidos. Esto conduce a soluciones que pueden ser sensibles frente a pequeños cambios en dichas condiciones iniciales. El diseño óptimo robusto permite obtener diseños óptimos y estructuralmente estables frente a variaciones de las condiciones iniciales, y también diseños sostenibles y poco influenciables por las preferencias de los decisores que forman parte del proceso de toma de decisión. Así pues, el diseño óptimo robusto se convierte en un proceso de optimización probabilística que requiere un gran coste computacional. Por este motivo, el uso de metamodelos se ha integrado en la metodología propuesta. En concreto, se ha utilizado hipercubo latino para la definición de la muestra inicial y los modelos kriging para la definción de la aproximación matemática. De esta forma, la optimización heurística basada en kriging ha permitido reducir más de un 90% el coste computacional respecto a la optimización heurística conveniconal obteniendo resultados muy similares. Esta tesis proporciona en primer lugar, una amplia revisión bibliográfica, tanto de los criterios utilizados para la valoración de la sostenibilidad en puentes como de los diferentes métodos de análisis de ciclo de vida para obtener un perfil completo de los pilares ambientales y sociales. Posteriormente, se define una metodología para la valoración completa de la sostenibilidad, usando métodos de análisis de ciclo de vida. Asimismo, se propone un enfoque que permite obtener estructuras poco influenciables por los parámetros estructurales, así como por las preferencias de los diferentes decisores frente a los criterios sostenibles. La metodología proporcionada en esta tesis es aplicable a cualquier otro tipo de estructura. / [CA] Actualment existeix una tendència cap a la sostenibilitat, especialment en els països desenrotllats on la preocupació de la societat pel deteriori ambiental i els problemes socials ha augmentat. Seguint aquesta tendència, el sector de la construcció és un dels sectors que major influència té a causa del seu alt impacte econòmic, ambiental i social. Al mateix temps, existeix un increment en la demanda de transport que provoca la necessitat de desenrotll i manteniment de les infraestructures necessàries per a tal fi. En tot açò, els ponts es converteixen en una estructura clau, i per tant, la valoració de la sostenibilitat al llarg de tota la seua vida és essencial. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és proposar una metodologia que permeta valorar la sostenibilitat d'un pont baix condicions inicials incertes (subjectivitat del decisor o variabilitat dels paràmetres inicials) i optimitzar el disseny per a obtenir ponts òptims robusts. Per a això, s'ha realitzat una extensa revisió bibliogràfica de tots els treballs en els quals es realitza un anàlisis de la sostenibilitat mitjançant la valoració de criteris relacionats amb els seus pilars principals (econòmic, ambiental o social). En aquesta revisió s'ha observat que la forma més completa de valorar els pilars ambientals i socials és mitjançant l'ús de mètodes d'anàlisis de cicle de vida. Aquests mètodes permeten realitzar la valoració de la sostenibilitat al llarg de totes les etapes de la vida dels ponts. Tot aquest procediment proporciona informació molt valuosa als decisors per a la valoració i selecció del pont més sostenible. No obstant això, les valoracions subjectives dels decisors sobre la importància dels criteris influeixen en l'avaluació final de la sostenibilitat. Per aquesta raó, és necessari crear una metodologia que reduïsca la incertesa associada i busque solucions robustes enfront de les opinions dels agents implicats en la presa de decisions. A més, el disseny i la presa de decisions en ponts està condicionat pels paràmetres inicialment definits. Açò condueix a solucions que poden ser sensibles front a menuts canvis en les dites condicions inicials. El disseny òptim robust permet obtenir dissenys òptims i estructuralment estables front a variacions de les condicions inicials, i també dissenys sostenibles i poc influenciables per les preferències dels decisors que formen part del procés de presa de decisió. D'aquesta manera, el disseny òptim robust es converteix en un procés d'optimització probabilística que requereix un gran cost computacional. Per aquest motiu, l'ús de metamodels s'ha integrat en la metodologia proposta. En concret, s'ha utilitzat l'hipercub llatí per a la definició de la mostra inicial i els models kriging per a la definició de l'aproximació matemàtica. D'aquesta forma, l'optimització heurística basada en kriging ha permés reduir més d'un 90% el cost computacional respecte a l'optimització heurística convencional obtenint resultats molt similars. Aquesta tesi doctoral proporciona en primer lloc, una ampla revisió bibliogràfica, tant dels criteris utilitzats per a la valoració de la sostenibilitat en ponts com dels diferents mètodes d'anàlisis de cicle de vida per a obtenir un perfil complet dels pilars ambientals i socials. Posteriorment, es defineix una metodologia per a la valoració completa de la sostenibilitat, utilitzant mètodes d'anàlisis de cicle de vida. Així mateix, es proposa un enfocament que permet obtenir estructures poc influenciables pels paràmetres estructurals, així com per les preferències dels diferents decisors enfront dels criteris sostenibles. La metodologia proporcionada en aquesta tesi doctoral és aplicable a qualsevol altre tipus d'estructura. Nº de páginas: / I would like to acknowledge the economic support of the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, formerly called Spanish Ministry of Science and Innovation. This thesis has been possible thanks to the FPI fellowship and the financially support of BRIDLIFE (Research Project BIA2014-56574-R) and DIMALIFE (Project BIA2017-85098-R). / Penadés Plà, V. (2020). Life-cycle sustainability design of post-tensioned box-girder bridge obtained by metamodel-assisted optimization and decision-making under uncertainty [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147480 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La idea general de esta tesis es estudiar el papel que el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) puede jugar como una herramienta para la toma de decisiones durante la fase de proyecto de una obra de construcción. El ACV es una metodología que permite el cálculo de los impactos ambientales de cualquier actividad humana. Este trabajo está construido en tres niveles, el estudio de materiales de construcción individualmente, las soluciones constructivas y por último el conjunto del edificio. A medida que los capítulos progresan, el foco del estudio se aleja desde las particularidades asociadas con los materiales hasta llegar al estudio del ciclo de vida de los edificios. El capítulo uno corresponde con el primer nivel. En este capítulo, varios biocomposites que contienen resina bio-epoxi se comparan con la placa de yeso laminado en términos de sus impactos medioambientales y sus propiedades mecánicas. En el caso de las soluciones constructivas, esta tesis analiza, además de los impactos ambientales, otros parámetros relevantes, tales como el comportamiento acústico y térmico. Sin un comportamiento adecuado en esos aspectos. las soluciones constructivas sostenibles no pueden considerarse una alternativa a las convencionales. En el caso del capítulo 2, se comparan varios tipos de particiones que combinan los biocomposites estudiados en el primer capítulo con absorbentes acústicos convencionales y no convencionales en términos de sus impactos medioambientales y su aislamiento a ruido aéreo. El tercer capítulo continúa tratando las soluciones constructivas. En este caso se analiza el uso de paneles de fachada formados a partir de residuo de paja de arroz generada en el parque natural de la Albufera. Una fachada compuesta por estos paneles se compara a una fachada de doble hoja de ladrillo. El estudio lidia con la comparación de sus impactos ambientales, su aislamiento a ruido aéreo y su transmitancia térmica. Además se analiza el comportamiento higrotérmico de la fachada de paja. El último capítulo compara los impactos ambientales de una casa de madera pensada para ser una referencia de la media europea en cinco ciudades diferentes. Las ciudades estudiadas son Munich, Ljubljana, Portorož, Madrid, and Valencia. El propósito es comprender como las barreras hacia la sostenibilidad regenerativa cambian dependiendo de la ubicación. En referencia a los resultados, el primer capítulo indica que los composites propuestos pueden ser una alternativa sostenible a la placa de yeso laminado al reducir un 50% su impacto ambiental. El segundo capítulo muestra que reemplazar la placa de yeso laminado y la lana mineral de las particiones por los biocomposites y con un material basado en residuo de lana de oveja puede reducir las emisiones de carbono un 60%. El tercer capítulo señala la importancia de encontrar manera de utilizar la paja de arroz de la albufera como materia prima. Además, la fachada de paja de arroz analizada demuestra no solo ser beneficiosa para el medio ambiente (evita la emisión de 52 kg de CO2 eq. por metro cuadrado), sino también demuestra ser una alternativa adecuada en términos de su comportamiento acústico, térmico e higrotérmico. Debido a los beneficios ambientales que el uso de los paneles de paja supone para el medio ambiente, la paja de arroz puede ser considerada como un material glocal. El último capítulo muestra que las medidas de sostenibilidad convencional, como el uso de la madera en la estructura y el aumento del aislamiento, no son suficientes para llegar a construir edificios regenerativos ni de emisiones de carbono neutras (NZED). El uso de materiales de base biológica, un correcto diseño y nuevas tecnologías enfocadas a la eficiencia energética son fundamentales para alcanzar el objetivo de la sostenibilidad regenerativa. En general los resultados enfatizan la necesidad de utilizar el ACV como una herramienta para la toma de decisiones en fase de proyecto de un edificio. El ACV es la única metodología capaz de ofrecer una representación fiable de la influencia que un edificio tiene sobre el medio ambiente / [CA] La idea general d'aquesta tesi es estudiar del paper que l'Anàlisi de Cicle de Vida (ACV) podria jugar com a ferramenta per a la pressa de decisions durant la fase de projecte d'una obra de construcció. El ACV és una metodologia que permet el càlcul dels impactes ambientals de qualsevol activitat humana. Aquest treball està construït en tres nivells, el estudi de materials de construcció de manera individual, les solucions constructives i per últim l'edifici com a conjunt. A mesura que els capítols progressen, el focus s'allunya des de les particularitats dels materials fins arribar a l'estudi del cicle de vida dels edificis. El capítol 1 es correspon amb el primer nivell. En aquest capítol. diversos biocomposites formats amb resina bio-epoxi es comparen amb la placa de guix laminat en termes dels seus impactes ambientals y les propietats mecàniques. En el cas de les solucions constructives, aquesta tesi analitza, a més dels impactes ambientals, uns altres paràmetres rellevants, com el comportament acústic i tèrmic. Sense un comportament adequat en eixos aspectes, una solució constructiva composada de materials sostenibles no pot ser considerada una alternativa al mètodes de construcció convencional. En el cas del segon capítol, diversos tipus de particions que combinen els biocomposites estudiats en el primer capítol amb absorbents acústics convencionals i no convencionals en termes dels seus impactes ambiental i el seu aïllament a soroll aeri. El tercer capítol continua analitzant solucions constructives. En aquest cas s'analitza l'ús de panels de façana composats de residu de palla d'arròs generada al parc natural de l'Albufera de València. Una façana composta d'aquestos panells es compara amb una façana de doble fulla de maó. L'estudi tracta la comparació dels seus impactes ambientals, el seu aïllament acústic i la transmitància tèrmica. A més s'analitza el comportament higrotèrmic de la façana de palla.L'últim capítol compara els impactes ambientals de una casa de fusta pensada com una referència de la mitjana europea en cinc ciutats diferents. Les ciutats estudiades són Múnich, Liubliana, Portorož, Madrid, and València. L'objectiu es comprendre com les barreres cap a la sostenibilitat regenerativa canvien depenent de la ubicació del edifici. En el referent als resultats, el primer capítol indica que els compòsits proposats poden ser una alternativa sostenible a la placa de guix laminat al reduir un 50% el seu impacte ambiental. El segon capítol mostra que reemplaçar la placa de guix laminat i la llana mineral de les particions amb els biocomposites i amb un material basat en residu de llana d'ovella pot reduir les emissions de carboni un 60%. El tercer capítol senyala la importància de trobar maneres d'emprar la palla d'arròs de l'Albufera com a matèria prima. A més, la façana de palla d'arròs analitzada demostra ser no sols beneficiosa per al medi ambient (evita la emissió de 52 kg de CO2 eq. per metre quadrat), sinó també demostra ser una alternativa adequada en termes del seu comportament acústic, tèrmic i higrotèrmic. L'últim capítol mostra que mesures de sostenibilitat convencional, com emprar estructura de fusta i augmentar l'aïllament, no son suficients per arribar a construir edificis d'emissions neutres de carboni (NZEB). L'ús de materials de base biològica, un correcte disseny i noves tecnologies enfocades a l'eficiència energètica són fonamentals per arribar a la sostenibilitat regenerativa. En general, els resultats emfatitzen la necessitat d'utilitzar el ACV com a una ferramenta per a la pressa de decisions en la fase de projecte d'un edifici. El ACV és l'única metodologia capaç d'oferir una representació fiable de la influència que un edifici te sobre el medi ambient. / [EN] The overarching idea of this thesis is to analyze the role of Life Cycle Assessment (LCA) as a project decision-making tool. LCA is a methodology to conduct a sustainability analysis of any human activity. This work is constructed in three levels, the study of building materials individually, the constructions, such as façades and partitions, and finally, the whole building. As the chapters progress, the focus of the study zooms out from the particularities associated with materials until arriving at the study of the life cycle of buildings. Chapter one corresponds with the first level. In this chapter, several composite boards with bio-epoxy resin and natural fibers are compared to plasterboard in terms of their environmental impact and mechanic characteristics. In the case of constructions, this thesis analyzes some important aspects related to their performance, such as acoustic and thermal insulation. Without at least a competent performance in those parameters, constructions composed of new sustainable materials cannot be considered alternatives to the conventional solutions. In chapter 2, several partition typologies combining the biocomposites and new and conventional acoustic absorbents are compared in terms of their environmental impacts and their airborne acoustic insulation. The third chapter, which also deals with constructions, analyzes the use of façade panels built using rice straw waste from the Albufera park in Valencia and compares it to the most common façade typology in Valencia, the double-layered brick wall. The study assesses the airborne acoustic insulation and the thermal transmittance of the straw construction experimentally. The hygrothermal performance of this material is also analyzed. The last chapter deals with the environmental impacts of buildings as a whole by comparing a European reference wood house in different locations in Europe. The environmental impacts of this house are studied over its whole life cycle in Munich, Ljubljana, Portorož, Madrid, and Valencia to understand how barriers towards regenerative sustainability change depending on location. When it comes to the results, the first chapter indicates that the bio-epoxy composites proposed can be a sustainable alternative to plasterboard by reducing the environmental impact by around 50%. The second chapter shows that replacing the plasterboard and the mineral wool in a drywall partition with the bio-composites and a sheep wool acoustic absorbent can reduce carbon emissions by almost 60%. The third chapter highlights the importance of finding ways of using the rice straw from the Albufera park as a raw material. Moreover, the rice straw façade analyzed demonstrated to be not only beneficial for the environment (avoids the emission of 52 kg of CO2e to the atmosphere per square meter), but also perfectly adequate to be a sustainable alternative to the most common façade typologies in Valencia in terms of acoustic, thermal and hygrothermal performance. Because of the environmental benefits of its use and the fact that it is a proximity material, the rice straw façade panels can be considered a glocal material. The last chapter shows that conventional sustainability measures, such as a wooden frame and high thermal insulation, are not enough to successfully build neither regenerative nor Nearly Zero Emissions Buildings (NZEB). The use of bio-based materials, designing towards passive efficiency, and new technologies are necessary to reach regenerative sustainability. Overall, the results emphasize the need to use LCA as a decision-making tool during the project stage of a building. LCA is the only tool that can provide an accurate representation of the influence a building will have on the environment over its lifespan. / The authors gratefully thank the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness, for funding the project BIA2013-41537-R (BIAEFIREMAT ‘Development of new sustainable eco- materials and building systems for the building industry, based on the use of residues and renewable raw materials’). The project is co-funded by the European Regional Development Fund and it is included in the R+D National Programme for Research Aimed at the Challenges of Society. Authors EMS, EPN, and MDB gratefully acknowledge the European Commission for funding InnoRenew CoE (grant agreement #739574), under the H2020 Widespread-Teaming programme and Republic of Slovenia (investment funding of the Republic of Slovenia and the European Union’s European Regional Development Fund). Author AQG was supported in part by a STSM grant from COST Action CA16114 – Rethink Sustainability Towards a Regenerative Economy (RESTORE). / Quintana Gallardo, A. (2021). On Life Cycle Assessment in the Built Environment: from Conventional Sustainability to Regeneration and Glocal Architecture [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180176 / Compendio

[ES] En el núcleo de la industria mundial de la construcción radica el uso excesivo de materiales, especialmente de combustibles fósiles. En esta línea de investigación, muchos investigadores y diseñadores han reducido significativamente la proporción de materiales y han minimizado la cantidad destinada al diseño en función de los criterios de investigación y las especificaciones de diseño. Teniendo en cuenta que las medidas anteriores pueden reducir los materiales de manera efectiva, es necesario investigar más a fondo algunas cuestiones: a) ¿En qué etapas del ciclo de vida de los materiales de construcción se consumen más? b) ¿Cómo utilizar el método científico más adecuado para reducir el consumo de materiales en la fase de mayor uso? c) ¿Cómo completar científicamente la evaluación de la optimización del consumo de materiales bajo la influencia de la superación de muchos eventos discretos y factores de influencia externos durante la etapa de diseño? d) En la fase de construcción, ¿cómo optimizar al máximo el proceso de gestión del proyecto y lograr el mayor ahorro de material para garantizar la calidad, la seguridad y el coste? e) ¿Cuánto material se puede ahorrar mediante la optimización del diseño y la gestión del proyecto? f) ¿Cuál es el impacto final del sistema teórico de investigación y de los datos de análisis mencionados en el desarrollo sostenible de la industria de la construcción? Al examinar publicaciones relevantes sobre el ciclo de vida completo de la industria de la construcción (Capítulo 2), la tesis encontró que las etapas de diseño y construcción son clave para reducir efectivamente el consumo de materiales. El objetivo principal de esta tesis es resolver los problemas de optimización propuestos. Mediante el establecimiento de un marco de modelo de investigación multidimensional y un modelo de optimización de gestión de proyectos sistemático, la tesis reduce el peso de varios componentes estructurales del puente estáticamente indeterminado y realiza la optimización ligera de la estructura del puente. La tesis establece varios modelos teóricos básicos de innovación en el marco del modelo de investigación: el modelo de acoplamiento bibliométrico, el modelo matemático ComplexPlot; el modelo matemático integral multifactorial; el modelo de optimización de acoplamiento micro y macrodimensional de elementos finitos, y el modelo de evaluación de optimización de la gestión de proyectos dominó del método de la entropía. El sistema de investigación teórica supera la interferencia de la discreción del objeto de investigación, la complejidad y los factores de influencia inciertos y realiza la solidez de la evaluación y la mejora. El sistema de investigación teórica supera la interferencia de la discreción del objeto de investigación, la complejidad y los factores de influencia inciertos y consigue la solidez de la evaluación y la mejora. Asimismo, mejora ampliamente la resistencia del modelo a los factores naturales, humanos, accidentales e inciertos y el problema de la interferencia externa de las emergencias. Por último, el sistema formó un conjunto completo de sistemas de modelos de optimización de prevención y control conjuntos maduros y alcanzó los objetivos y enfoques de la investigación. El valor de la investigación de esta tesis: a) llena el vacío de la investigación en este campo. b) innova en una variedad de nuevos modelos teóricos de investigación. c) resuelve los problemas de discreción, incertidumbre e interferencia de factores externos en la optimización de la topología y la optimización de la gestión de proyectos. Las interferencias de los factores externos de mutación y la sensibilidad de las emergencias se compensan y corrigen. d) La investigación mejora la captura de datos discretos y la escasez de compensación del sistema de análisis de software Monte Carlo. / [CA] En el nucli de la indústria mundial de la construcció radica l'ús excessiu de materials, especialment de combustibles fòssils. En aquesta línia d'investigació, molts investigadors i dissenyadors han reduït significativament la proporció de materials i han minimitzat la quantitat destinada al disseny en funció dels criteris d'investigació i les especificacions de disseny. Tenint en compte que les mesures anteriors poden reduir els materials de manera efectiva, és necessari investigar més a fons algunes qüestions: a) En quines etapes del cicle de vida dels materials de construcció es consumeixen més? b) Com utilitzar el mètode científic més adequat per a reduir el consum de materials en la fase de major ús? c) Com completar científicament l'avaluació de l'optimització del consum de materials sota la influència de la superació de molts esdeveniments discrets i factors d'influència externs durant l'etapa de disseny? d) En la fase de construcció, com optimitzar al màxim el procés de gestió del projecte i aconseguir el major estalvi de material per a garantir la qualitat, la seguretat i el cost? e) Quant material es pot estalviar mitjançant l'optimització del disseny i la gestió del projecte? f) Quin és l'impacte final del sistema teòric d'investigació i de les dades d'anàlisis esmentades en el desenvolupament sostenible de la indústria de la construcció? En examinar publicacions rellevants sobre el cicle de vida complet de la indústria de la construcció (Capítol 2), la tesi va trobar que les etapes de disseny i construcció són clau per a reduir efectivament el consum de materials. L'objectiu principal d'aquesta tesi és resoldre els problemes d'optimització proposats. Mitjançant l'establiment d'un marc de model d'investigació multidimensional i un model d'optimització de gestió de projectes sistemàtic, la tesi redueix el pes de diversos components estructurals del pont estàticament indeterminat i realitza l'optimització lleugera de l'estructura del pont. La tesi estableix diversos models teòrics bàsics d'innovació en el marc del model d'investigació: el model d'acoblament bibliomètric, el model matemàtic ComplexPlot; el model matemàtic integral multifactorial; el model d'optimització d'acoblament micro i macrodimensional d'elements finits, i el model d'avaluació d'optimització de la gestió de projectes va dominar del mètode de l'entropia. El sistema d'investigació teòrica supera la interferència de la discreció de l'objecte d'investigació, la complexitat i els factors d'influència incerts i realitza la solidesa de l'avaluació i la millora. El sistema d'investigació teòrica supera la interferència de la discreció de l'objecte d'investigació, la complexitat i els factors d'influència incerts i aconsegueix la solidesa de l'avaluació i la millora. Així mateix, millora àmpliament la resistència del model als factors naturals, humans, accidentals i incerts i el problema de la interferència externa de les emergències. Finalment, el sistema va formar un conjunt complet de sistemes de models d'optimització de prevenció i control conjunts madurs i va aconseguir els objectius i enfocaments de la investigació. El valor de la investigació d'aquesta tesi: a) ompli el buit de la investigació en aquest camp. b) innova en una varietat de nous models teòrics d'investigació. c) resol els problemes de discreció, incertesa i interferència de factors externs en l'optimització de la topologia i l'optimització de la gestió de projectes. Les interferències dels factors externs de mutació i la sensibilitat de les emergències es compensen i corregeixen. d) La investigació millora la captura de dades discretes i l'escassetat de compensació del sistema d'anàlisi de programari Muntanya Carlo. / [EN] At the heart of the global construction industry is the overuse of materials, especially non-renewable fossil energy raw materials. In this research direction, many researchers and designers have significantly reduced the proportion of materials and minimized the amount of design within the scope of research ideas and design specifications. Given whether the above measures can effectively reduce materials, several questions need to be further studied: a) In which stages of the life cycle of building materials are consumed more? b) How to use the most compelling scientific method to reduce the consumption of materials at the stage where materials are used the most? c) How to scientifically complete the material consumption optimization evaluation in the design stage under the influence of overcoming many discrete events and external influencing factors? d) In the construction stage, how to optimize the project management process to the greatest extent and achieve the most excellent material saving to ensure quality, safety and cost? e) How much material can be saved through design and project management optimization? f) What are the ultimate impact of the above research theoretical system and analysis data on the sustainable development of the construction industry? Through the investigation of relevant publications on the whole life cycle of the construction industry (chapter 2), the thesis finds that the design and construction stages are the key to effectively reducing material consumption. The main goal of this thesis is to solve the proposed optimization problems. By establishing a multi-dimensional research model framework and a systematic project management optimization model, the thesis reduces the weight of various components of the statically indeterminate bridge structure and realizes the lightweight optimization of the bridge structure. The thesis establishes several core theoretical innovation models in the research model framework: the bibliometric coupling model, ComplexPlot mathematical model; the multi-factor integral mathematical model; the multi-dimensional finite element micro and macro coupling optimization model, and the entropy weight method domino project management optimization evaluation model. The theoretical research system overcomes the interference of the research object's discreteness, complexity, and uncertain influencing factors and realizes the robustness of evaluation and improvement. It comprehensively improves the model's resistance to natural, human, accidental, and uncertain factors and the external interference problem of emergencies. Ultimately, the system formed a complete set of mature joint prevention and control optimization model systems and realized the research goals and paradigms. The research value of this thesis: a) fills the research gap in this field. b) innovates a variety of new theoretical research models. c) solves the problems of discreteness, uncertainty, and external factor interference in topology optimization and project management optimization. Compensation and correction are made for the interference of external mutation factors and the sensitivity of emergencies. d) The research improves the Monte Carlo software analysis system's discrete data capture and compensation shortage. In this thesis, various types of advanced project management methods and advanced construction schemes are applied in the case study, which provides a rich reference value for optimizing statically indeterminate bridges of the same type. For readers without extensive practical experience, there are some difficulties in understanding and applying the model. The reader needs to think carefully in combination with the case, which is also the insufficiency of this thesis. / This research was supported by grants from ”BIA2017-85098-R” and “PID2020-117056RB-I00”. / Zhou, Z. (2023). Life Cycle Optimization Analysis of Bridge Sustainable Development [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191959

<p dir="ltr">In response to the growing significance of wood as a sustainable resource and the challenges within the wood products industry, there is a pressing need for innovation and collaboration across sectors. This study underscores the importance of mapping the wood products industry to gain a comprehensive understanding of material flows, which is essential for educational and research endeavors. The findings aim to uncover new economic opportunities and advocate for sustainable resource management. To address the complexities of the wood products industry, we developed a Generic Map, including a version tailored for the U.S. hardwood sector. Moreover, Dive-in Chain Maps were introduced to elaborate on the main production chains: Sawmill (I), Veneer Mill (II), Reconstituted Wood Manufacturing (III), and Pulp and Paper Mill (IV).</p><p dir="ltr">The study suggests four strategies to augment the value of hardwood through production, design, material modification, and by-products management. We showcased some strategies through two case studies.</p><p dir="ltr">The first focuses on Cross-laminated Timber (CLT), demonstrating value addition to hardwood. We conducted a literature review on the availability of raw materials in the US region and evaluated their performance across various stages of laboratory testing. This was followed by evaluating the feasibility and environmental effects of utilizing yellow poplar for CLT production. Additionally, we compared the Life Cycle Analysis (LCA) outcomes of yellow poplar CLT with those of traditional softwood CLT. This comparison aims to provide further insights for developing future by-product management or end-of-life strategies.</p><p dir="ltr">The second case study examines thermal modification, proposing an innovative method for efficient thermal treatment and employing an Artificial Neural Network (ANN) model to analyze the correlation between temperature, duration, and color change. We also compared the physical and mechanical properties of surface thermally treated samples to those of traditionally treated ones, discussing how different thermal treatments affect material properties.</p><p dir="ltr">Our findings illuminate the path for effective material flow and utilization, unveiling avenues for innovation and the creation of high-value products. Furthermore, the study provides strategies for waste minimization and informed end-of-life decision-making, thereby enhancing circularity and sustainability in the wood products industry.</p>

This master’s thesis aims to improve the circularity of the electric vehicle (EV) battery value chain, specifically focusing on sustainable waste management of Lithium-Ion Batteries (LIBs) in Europe, particularly Sweden. The research objectives include evaluating and proposing actionable recommendations to enhance circularity, addressing environmental impacts, and supporting the industry’s transition towards a sustainable business model aligned with the new European Union (EU) Battery Regulation, which aims to enhance recycling rates, reduce environmental impact, and secure the recovery of valuable materials. The key research questions addressed are: (1) What initiatives, technologies, or best practices are currently being developed to support circularity and sustainable waste management in the EV battery value chain? (2) How can the circularity of the EV battery value chain be enhanced, particularly in sustainable waste management for LIBs? (3) What environmental impacts, socio-economic opportunities, and challenges exist in a circular value chain in the EV battery industry? The methodology employed a mixed-methods approach, including a literature review and case study, stakeholder interviews, SWOT analysis and life cycle assessment (LCA) using Minviro LCA software to quantify and compare the environmental impacts of state-of-the-art industrial LIB recycling methods. Key findings indicate that several initiatives and technologies are being developed to support circularity, including advanced recycling technologies and second-life applications for batteries. Enhancing circularity requires regulatory support, technological advancements, and stakeholder collaborative efforts. The findings highlight significant potential for extending the lifecycle of EV batteries through re-use, re-purposing, and recycling strategies. The analysis reveals that advancements in recycling technologies and supportive regulatory frameworks can substantially reduce the environmental impact and improve LIB supply chain sustainability. Notably, the LCA results highlight that mechanical and hydrometallurgical recycling processes offer more favourable environmental outcomes than pyrometallurgical methods. Thus, it shows potential for lower environmental impact on greenhouse gas (GHG) emissions and resource depletion, alongside socio-economic opportunities like job creation and economic growth. However, challenges such as technological barriers, economic feasibility, regulatory compliance, and EV battery value chain complexities remain, and these must be addressed. The conclusions drawn from the findings recommend that a combination of regulatory support, technological innovation, and stakeholder collaboration is essential for improving the circularity of the EV battery value chain. The study recommends advancements in recycling technologies, developing efficient testing and certification processes for second-life batteries, and establishing clear regulatory frameworks to facilitate circular economy practices. These measures are crucial for supporting the industry’s shift towards a more sustainable and circular model, ultimately contributing to the EU’s climate neutrality goals by 2050.

[ES] Una alternativa para reducir el consumo de materias primas y los impactos ambientales derivados del cemento Portland es la sustitución parcial del clínker por adiciones minerales de subproductos agroindustriales. El objetivo de este trabajo fue investigar los efectos de la extracción de potasio sobre la reactividad de las biopuzolanas a partir de cenizas puras de caña de azúcar y caña energética, y evaluar las ganancias ambientales potenciales en compuestos de cemento Portland, buscando producir cenizas reactivas y sostenibles, y potasio para su aplicación como fertilizante. La caña energética y la caña de azúcar se caracterizaron morfológicamente mediante microscopio electrónico de barrido y EDS, se analizó el suelo recolectado durante la extracción de ambas variedades. Ambas cañas fueron calcinadas a una temperatura de 600 °C con una velocidad de 4 °C/min y un tiempo de exposición de 120 min. Las cenizas fueron lavadas para la extracción de potasio, cloro y azufre, y molidas para obtener el mismo rango granulométrico, luego se realizó el análisis de la solución extraída del lavado, y, por otra parte, sobre las cenizas se llevaron a cabo los análisis de masa específica real, granulometría, fluorescencia de rayos X, pérdida al fuego, difracción de rayos X, termogravimetría, microscopía electrónica de barrido con EDS, y determinación de sílices amorfa y cristalina. En pastas de hidróxido de calcio y puzolanas se realizó análisis de fijación de cal por termogravimetría, microscopía electrónica de barrido con EDS, evaluación de reactividad puzolánica por conductividad y pH, y método de Frattini. En las pastas de puzolanas y cemento se realizó la prueba de porosidad por intrusión de mercurio. Se evaluó la influencia de las cenizas y humo de sílice en el comportamiento de los morteros de cemento Portland, con ensayos de masa específica, absorción de agua, porosidad aparente, resistencia a la compresión y carbonatación acelerada. Se utilizó la técnica de Evaluación del Ciclo de Vida para evaluar los impactos ambientales potenciales de los morteros con reemplazo parcial de ceniza de caña energética, de caña de azúcar y humo de sílice en comparación con el mortero de referencia (sin reemplazos). La quema de caña energética genera un 78% más de ceniza en comparación con la caña de azúcar. Las cenizas de hoja de la caña energética presentaron mayor cantidad de sílice que las de caña de azúcar; por otro lado, los tallos presentaron un alto contenido de potasio. El análisis de la solución de lavado de ceniza indicó la posibilidad de utilizar esta solución en fertirrigación debido a los altos valores de potasio y azufre en el agua. El humo de sílice, la ceniza de paja de caña de azúcar, la ceniza de paja de caña energética y la mezcla de cenizas de caña energética (tallo y paja) fueron las muestras que presentaron alta puzolanicidad. Los morteros con sustitución del 10% de cenizas, fueron los que presentaron mejores resultados en cuanto a resistencia mecánica. En general, la sustitución de contenidos superiores al 10% de ambas cenizas mejora considerablemente el comportamiento ambiental de los morteros, debido al menor consumo de cemento, y a la generación de los subproductos de la extracción de sacarosa, (como el residuo filtrado y vinaza) y el potasio extraído del lavado de las cenizas, que evitan la producción de agroquímicos para la agricultura. Teniendo en cuenta el comportamiento ambiental y la resistencia a la compresión, los morteros con mejores resultados son aquellos con un 10% de ceniza de caña energética, ya que alcanzan los valores más altos de resistencia a la compresión y buenos valores de desempeño ambiental. Por lo tanto, la ceniza de la caña de azúcar y de la caña energética se pueden utilizar para su incorporación en materiales cementantes, especialmente la ceniza de caña energética. Sin embargo, el potasio y el cloro deben extraerse hasta que estén dentro de los niveles aceptables para su uso en compuestos de cemento. / [CA] L'alternativa per a reduir el consum de matèries primeres i els impactes que origina la producció de ciment Pòrtland implicaria substituir parcialment el clínquer per minerals obtinguts de subproductes agroindustrials. L'objectiu d'aquest treball és investigar els efectes de l'extracció del potassi en la reactivitat de les bioputzolanes, a partir de les cendres de la canya de sucre i de la canya energètica, i a més a més avaluar els beneficis ambientals com a component del ciment Pòrtland. La finalitat seria produir cendres reactives més sostenibles que podran ser utilitzades com a putzolanes, així com potassi com a fertilitzant. La canya de sucre i la canya energètica es caracteritzaren morfològicament mitjançant microscòpia electrònica de rastreig amb espectroscòpia d'energia dispersiva de raigs X, i es va analitzar el sòl després de la recol·lecció de les plantes. Ambdues canyes foren calcinades a 600¿°C de temperatura, a una velocitat d'escalfament de 4¿°C/min durant un temps màxim d'exposició de 120 minuts. Després de la calcinació, les cendres foren rentades per a extraure el potassi, el clor i el sofre i a continuació foren moltes fins a obtindre la granulometria adequada. Finalment, es va fer l'anàlisi de la solució aquosa del rentat, i diferents anàlisis de les cendres: massa específica real, granulometria làser, fluorescència de raigs X, pèrdua al foc, difracció de raigs X, termogravimetria, microscòpia electrònica de rastreig amb espectroscòpia d'energia dispersiva de raigs X, avaluació de reactivitat putzolànica per conductivitat i pH, i mètode Frattini. Les pastes de putzolana i de ciment se'n van sotmetre a la prova de porositat per intrusió de mercuri. Es va avaluar com influeix la cendra de la canya de sucre, la cendra de la canya energètica i el fum de sílice en els morters de ciment Pòrtland, amb assajos de massa específica, absorció d'aigua, porositat aparent, resistència a la compressió i carbonatació accelerada. La tècnica d'Avaluació del Cicle de Vida, va ser utilitzada per a valorar els impactes ambientals possibles dels morters amb substitució parcial de cendra de canya de sucre, cendra de canya energètica i fum de sílice i comparar-los amb els morters de referència (sense reemplaçaments). La canya energètica genera un 78% més de cendra per hectàrea que la canya de sucre tradicional, per altra banda, les cendres de les fulles de la canya energètica tenen un major contingut de sílice i la tija una gran quantitat de potassi. Els resultats de l'anàlisi de les solucions de les cendres rentades, ens indiquen que és possible utilitzar aquesta solució en fertirrigació per l'alt contingut en potassi i sofre. El fum de sílice, la cendra de la palla de la canya de sucre, la de la palla de canya energètica i LA de la mescla de canya energètica (tija i palla) foren les mostres amb millors resultats de reactivitat putzolànica. Els morters substituïts amb un 10% de cendra de canya de sucre i de cendra de canya energètica són els que presentaren millors resultats de resistència mecànica. En general, amb substitucions superiors al 10% de les cendres de canya de sucre i de canya energètica millora considerablement el comportament ambiental dels morters, gràcies a un menor consum de ciment, i a la generació de subproductes de l'extracció de sacarosa (com residus de filtres i vinassa), i del potassi obtingut de rentar les cendres que eviten la producció de productes químics per a l'agricultura. Si tenim en compte el comportament ambiental i la resistència a la compressió, els morters amb un 10% de cendra de canya energètica són els que presenten millors resultats, ja que registren els valors més alts a la compressió. En resum, podem afirmar que les cendres de la canya de sucre i de la canya energètica poden ser utilitzades per a afegir-les als materials cimentants, especialment, la cendra de canya energètica, sempre que els nivells de potassi i clor estiguen dins dels nivells permesos per al seu ús en el ciment. / [EN] An alternative to reduce the consumption of raw materials and the environmental impacts arising from the production of Portland cement is the partial replacement of clinker by mineral additions using agro-industrial by-products. The present research aimed to investigate the effects of potassium extraction on the reactivity of biopozzolans from from sugarcane and energy cane, and to evaluate the potential environmental gains of its use in Portland cement composites, seeking to produce reactive and sustainable ash that can be used as pozzolan and potassium for application as a fertilizer. Energy cane and sugar cane were morphologically characterized using a scanning electron microscope and X-ray energy dispersive spectroscopy, and the soil ,in which both varieties grew, analyzed. Both canes were calcined at a temperature of600 °C with a heating rate of 4 °C/min and a maximum exposure time of 120 min. After burning, the ashes were washed for the extraction of potassium, chlorine and sulfur and, then ground to obtain the same granulometric range; the analysis of the solution extracted from the washing was carried out, and, for the obtained ashes, real specific mass, laser granulometry, X-ray fluorescence, loss on fire, X-ray diffraction, thermogravimetry, scanning electron microscopy with X-ray energy dispersive spectroscopy and determination of amorphous and crystalline silica were carried out. In calcium hydroxide/ash pastes, the lime fixation analysis by thermogravimetry, scanning electron microscopy with X-ray energy dispersive spectroscopy, pozzolanic reactivity evaluation by conductivity and pH, and Frattini method were performed. In cement/ash pastes, the porosity test by mercury intrusion was carried out. The influence of energy cane ash, sugar cane and silica fume on the performance of Portland cement mortars was evaluated, by means specific mass, water absorption, apparent porosity, compressive strength and accelerated carbonation tests. The Life Cycle Analysis technique was used to assess the potential environmental impacts of mortars with partial replacement of energy cane ash, sugar cane ash and silica fume compared to the reference mortar (without replacements). The burning of energy cane generates 78% more ash per hectare compared to conventional sugarcane, the leaf ashes of the energy cane had a higher amount of silica than the sugar cane one; on the other hand, the stalks showed high potassium content. The analysis of the ash washing solution indicated the possibility of using this solution in fertigation due to the high values of potassium and sulfur that were solubilized in the water. Silica fume, sugar cane straw, energy cane straw, and the mixture of energy cane (stem and straw) were the ashes that showed high pozzolanicity. The mortars with replacement of 10% of sugarcane ash, and 10% of energy cane, were the ones that presented the best results in terms of mechanical strength. In general, the substitution of contents above 10% of sugarcane and energy cane ashes improves the environmental performance of mortars considerably, due to the lower consumption of cement, the co-products generated in the extraction of sucrose, such as filter and vinasse, and the potassium extracted from washing the ash, which avoid the production of agrochemicals for agriculture. Taking into account environmental performance and compressive strength, the mortars with the best results are those with 10% energy cane ash, as they achieve the highest compressive strength and good environmental performance values. Thus, ashes from sugarcane and energy cane can be used for incorporation into cementitious composites, especially energy cane ash. However, potassium and chlorine must be extracted until they are within acceptable levels for the use of ashes in cementitious composites. / Pitolli Lyra, G. (2023). Aplicação das cinzas da indústria sucroalcooleira como biopozolanas e Kfertilizante: cana-de-açúcar e cana-energia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193853

Green bonds are a growing and popular financial product that aims to channel capital towards environmentally friendly projects and promote sustainable development. Despite some efforts to increase credibility, the lack of standardization, for example in the reporting of environmental impacts, is still a problem in the green bond market. Life Cycle Assessment (LCA) as a tool to address these problems has been investigated by only a few studies, giving reason to further investigate its utilisation in the context of green bond-financed projects. This study investigated the use of LCA as a suitable tool to assess the eligibility and environmental impacts of projects financed through green bonds. The method included a document analysis of three common green bond standards to investigate the current use of LCA and life cycle thinking (LCT) based methods in the context of green bonds. Additionally, four green bond-financed projects were analysed to determine whether LCA is a suitable tool to assess their eligibility and report their environmental impacts with regard to providing relevant results in relation to criteria from the European Green Bond Standard (EUGBS). Furthermore, methodological challenges that can occur when conducting an LCA on the projects were investigated.   The results showed that LCA and LCT based methodologies are already in use by common green bond standards. However, they mainly occur in the criteria that determine whether a project is eligible or not to receive financing. Regarding the impact reporting no binding re-quirements exists for bond issuers to use LCA or LCT based methodologies. According to the results LCA is capable of reporting many relevant environmental impacts of the different pro-jects. However, different impacts were identified which are not covered by LCIA methods, which can limit the suitability of LCA as a method for impact reporting. This includes especially local impacts on the projects which are not covered by an LCA and would therefore be missed in the reporting. Various methodological challenges were identified when conducting an LCA on the projects, including allocation, system boundary, life cycle inventory, time span, data challenges, and challenges in the selection of functional units, which can impact LCA results and the comparison among projects. The results stress the necessity of future research on impact reporting and also for setting binding requirements for the impact reporting of green bonds. / Gröna obligationer är en växande och populär finansiell produkt som syftar till att kanalisera kapital till miljövänliga projekt och främja en hållbar utveckling. Trots vissa ansträngningar för att öka trovärdigheten är bristen på standardisering, till exempel när det gäller rapportering av miljöpåverkan, fortfarande ett problem på marknaden för gröna obligationer. Livscykelanalys (LCA) som ett verktyg för att hantera dessa problem har endast undersökts i ett fåtal studier, vilket ger anledning att ytterligare undersöka dess användning i samband med projekt finansi-erade med gröna obligationer. I denna studie undersöktes användningen av LCA som ett lämp-ligt verktyg för att bedöma stödberättigande och miljöpåverkan av projekt som finansieras ge-nom gröna obligationer. Metoden omfattade en dokumentanalys av tre vanliga standarder för gröna obligationer för att undersöka den nuvarande användningen av LCA och livscykeltän-kande (LCT) baserade metoder i samband med gröna obligationer. Dessutom analyserades fyra projekt som finansierats med gröna obligationer för att avgöra om LCA är ett lämpligt verktyg för att bedöma deras berättigande och rapportera deras miljöpåverkan med avseende på att tillhandahålla relevanta resultat i förhållande till kriterierna i European Green Bond Stan-dard (EUGBS). Vidare undersöktes metodologiska utmaningar som kan uppstå när man ge-nomför en LCA på projekten.   Resultaten visade att LCA- och LCT-baserade metoder redan används i gemensamma stan-darder för gröna obligationer. De förekommer dock främst i de kriterier som avgör om ett pro-jekt är berättigat eller inte att erhålla finansiering. När det gäller konsekvensrapportering finns det inga bindande krav på att obligationsemittenter ska använda LCA- eller LCT-baserade metoder. Enligt resultaten kan LCA rapportera många relevanta miljökonsekvenser av de olika projekten. Dock identifierades olika effekter som inte täcks av LCIA-metoder, vilket kan be-gränsa lämpligheten av LCA som metod för rapportering av effekter. Detta omfattar särskilt lokala effekter på projekten som inte omfattas av en LCA och som därför skulle missas i rap-porteringen. Olika metodologiska utmaningar identifierades när man genomförde en LCA för projekten, inklusive allokering, systemgränser, livscykelinventering, tidsspann, datautma-ningar och utmaningar i valet av funktionella enheter, vilket kan påverka LCA-resultaten och jämförelsen mellan projekt. Resultaten understryker behovet av framtida forskning om konse-kvensrapportering och även av att fastställa bindande krav för konsekvensrapportering av gröna obligationer.

Climate change and increasing population demands expansion of infrastructures in urban areas. Drinking water treatment plants are part of the critical infrastructure and must upgrade in the future. However, expansions and technological advancements often come with impacts on the environment. Therefore, this thesis compares two drinking water treatment technologies regarding its environmental impacts through a life cycle assessment. In specific, the thesis elaborates the impacts of membrane precipitation and conventional precipitation in the suspended solids removal stage at a treatment plant in Piteå, Sweden. The research addresses the environmental challenges posed by traditional and modern water treatment methods, providing insights and knowledge to more sustainable water practices. The research involves an attributional, comparative life cycle assessment. The findings from this thesis intend to guide decision-making for future drinking water treatment plant designs.  The research was conducted through an attributional and comparative LCA using SimaPro software based on ISO 14040-series standards. This approach allowed for a detailed analysis of both the operational and construction phases of the treatment technologies, considering various environmental impact categories.  The results indicate that membrane system presents for most impact categories, a lower  environmental impact in the combined configuration scenario. The combined configuration scenario includes for the membrane system calcium carbonate, aluminium sulfate and 95% reduced hypochlorite consumption. The conventional system considers in the combined configuration scenario aluminum sulfate and calcium carbonate This is primarily due to its efficiency in reducing chemical usage such as coagulants. However, if both systems use the same chemical composition (same coagulant, pH-controlling chemicals as in the base scenario), the conventional system becomes more environmentally friendly than the membrane system in most impact categories. This is mainly due to the additional CEB chemical consumption of the membrane system, which nullifies the advantage of lower consumed coagulants. Compared to the operational phase in both systems, the construction phase is insignificant over the lifetime of the treatment plants. The major hotspots are identified as operational chemicals and chemical enhanced backwash chemicals, which are used for the membrane system only. Scenario analysis shows that chlorine/aluminum-based chemicals such as polyaluminum chloride and hypochlorite have a high environmental impact and with reducing or even changing these chemicals major improvements can be achieved. Especially changing aluminum-based chemicals to iron-based chemicals show a significant decrease of impacts in all categories. Further, the scenario analysis shows that by changing lime to calcium carbonate, the environmental impacts can be reduced significantly. Therefore, the future focus should rely on reducing and changing chemicals, especially switching aluminum/chlorine based to iron-based chemicals. / Klimatförändringarna och den ökande befolkningen kräver utbyggnad av infrastrukturen i stadsområden. Reningsverk för dricksvatten är en del av den kritiska infrastrukturen och måste uppgraderas i framtiden. Expansioner och tekniska framsteg medför dock ofta påverkan på miljön. Detta examensarbete jämförs därför två tekniker för dricksvattenberedning med avseende på miljöpåverkan genom en grundlig livscykelanalys. Mer specifikt behandlar avhandlingen effekterna av membranfiltrering och konventionell fällning i steget för avlägsnande av suspenderade ämnen vid ett reningsverk i Piteå, Sverige. Forskningen tar upp de miljömässiga utmaningar som traditionella och moderna vattenbehandlingsmetoder innebär och ger insikter och kunskap om mer hållbara vattenmetoder. Resultaten från denna avhandling är avsedda att vägleda beslutsfattandet för framtida utformningar av dricksvattenreningsverk och erbjuder ett första verktyg för mer hållbara vattenbehandlingsmetoder.  Forskningen genomfördes genom en bokförande och jämförande LCA med hjälp av programvaran SimaPro baserat på ISO 14040-seriens standarder. Detta tillvägagångssätt möjliggjorde en detaljerad analys av både drifts- och konstruktionsfaserna för behandlingsteknikerna, med beaktande av olika miljöpåverkanskategorier.  Resultaten tydar på att membranfiltrering ger en lägre total miljöpåverkan vid vanliga förhållanden. Detta beror främst på dess effektivitet när det gäller att minska kemikalieanvändningen, t.ex. koaguleringsmedel. Men om båda systemen använder samma kemiska sammansättning (samma koaguleringsmedel) är det konventionella systemet mer miljövänligt än det konventionella systemet. Detta beror främst på den extra kemikalieförbrukningen för CEB i membransystemet, vilket upphäver fördelen med lägre förbrukning av koaguleringsmedel. Jämfört med driftsfasen i båda systemen är byggfasen obetydlig under reningsverkens livstid. De viktigaste aspekterna identifieras som driftskemikalier och kemikalier för kemiskt förstärkt backspolning, som endast används för membransystemet. Scenarioanalysen visar att klor-/aluminiumbaserade kemikalier som polyaluminiumklorid och hypoklorit har en hög miljöpåverkan och att stora förbättringar kan uppnås genom att minska eller till och med byta ut dessa kemikalier. Särskilt om aluminiumbaserade kemikalier byts ut mot järnbaserade kemikalier minskar påverkan betydligt i alla kategorier. Vidare visar scenarioanalysen att miljöpåverkan kan minskas betydligt genom att byta ut kalk mot kalciumkarbonat. Därför bör fokus i framtiden ligga på att minska och byta ut kemikalier, särskilt att byta ut aluminium/klorbaserade kemikalier mot järnbaserade kemikalier.