Methodologies for assessing sustainability in maritime transport

Abstract

This thesis launces a definition for what means a sustainable maritime transport system and links this definition with three essential principles that this system has to observe (efficient accessibility, resources constrains, and equity). The aim is to contribute in the discussion for redefining the sustainability concept for the maritime transport sector, by following the initial notion of this concept. The definition was compared to other similar definitions that were launched later (two years after the publication of the author’s work in the field), by IMO and other industry initiatives. A new Ship Life Cycle Framework was developed in this thesis, which observes the principles of the Life Cycle Assessment method together with a software that can handle these calculations for different ships and various operating profiles. Ship LCA is timeconsuming and needs a large amount of input data in order to be effective. Shipbuilding and ship recycling have pointed out as the weakest areas in this respect. Four case studies conducted which have made use of the life cycle framework to develop Life Cycle Inventories of ship emissions. The uncertainty in such estimations was examined and the outcome is a probabilistic model which approaches in a satisfactory way the real fuel consumption of the ship (compared to real noon report data). his thesis has elaborated two separate approaches for the impact assessment of ships. The first approach is the Life Cycle Impact Assessment (LCIA), which has extensive applications in other industrial sectors and uses specific methodologies for the calculation of impacts. The second approach evaluates the impact of ship emissions with the concept of external cost. Finally, a study conducted for the impact assessment of ship emissions in port areas. The study took into account the characteristics of the emissions but also the specific features of the area where these occurred as well as the receptors affected by these emissions.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνει ορισμούς και παρουσιάζει νέες μεθοδολογίες, αλγόριθμους, λογισμικό και αποτελέσματα σχετικά με την αποτύπωση και ανάλυση των συνολικών επιπτώσεων των πλοίων στον άνθρωπο και στο περιβάλλον. Επιθυμία του συγγραφέα είναι να συμβάλει στην βελτίωση της κατανόησης για τις ολιστικές επιπτώσεις του κύκλου ζωής των πλοίων, η οποία προκύπτει από την γενική κοινωνική απαίτηση για αποτελεσματικές αλλά ταυτόχρονα βιώσιμες θαλάσσιες μεταφορές. Η διατριβή προτείνει ένα νέο ορισμό για το «βιώσιμο σύστημα θαλάσσιων μεταφορών», ο οποίος συνοδεύεται από τρεις βασικές αρχές (προσβασιμότητα, περιορισμοί φυσικών πόρων και ισότητα), τις οποίες ένα τέτοιο σύστημα θα πρέπει να ικανοποιεί. Συνδέοντας το βιώσιμο σύστημα με την προσέγγιση της ανάλυσης κύκλου ζωής (Life Cycle Thinking), προτείνεται στη συνέχεια ένα νέο πλαίσιο αποτύπωσης για τους περιβαλλοντικούς παράγοντες που επιδρούν στον κύκλο ζωής των πλοίων. Το πλαίσιο αυτό ακολουθεί τις βασικές αρχές διεθνών πρότυπων (ISO), αλλά αποτελεί ένα νέο σύνολο μαθηματικών σχέσεων που μοντελοποιούν συγκεκριμένες διεργασίες στην κατασκευή, λειτουργία – συντήρηση και στη διάλυση/ανακύκλωση. Δημιουργήθηκε ένα νέο λογισμικό, όπου εισάχθηκε το παραπάνω πλαίσιο, το οποίο έχει τη δυνατότητα να δημιουργεί καταλόγους απογραφής για επιλεγμένους περιβαλλοντικούς παράγοντες (αέριες εκπομπές). Εκπονήθηκαν μελέτες περίπτωσης όπου μελετώνται διαφορετικά σενάρια του κύκλου ζωής, βελτιώνοντας το πλαίσιο με νέες διεργασίες και τις αντίστοιχες μαθηματικές τους σχέσεις, και εξετάστηκε με στοχαστική προσέγγιση, η αβεβαιότητα σημαντικών παραγόντων που επιδρούν στο αποτύπωμα του πλοίου. Η διατριβή επικεντρώνεται στην ανάλυση των επιπτώσεων των πλοίων στον κύκλο ζωής τους με δύο διαφορετικές προσεγγίσεις. Η πρώτη αφορά στην ανάλυση των επιπτώσεων στο πλαίσιο της ανάλυσης κύκλου ζωής, ως συνέχεια του πλαισίου αποτύπωσης και η δεύτερη γίνεται αξιοποιώντας την προσέγγιση του εξωτερικού κόστους. Παρουσιάζονται νέες μελέτες περίπτωσης με αποτελέσματα για τις συνολικές επιπτώσεις του κύκλου ζωής πλοίων και στις δύο προσεγγίσεις ανάλυσης των επιπτώσεων. Εξετάζονται συγκριτικά, εναλλακτικές τεχνολογίες και λύσεις για την βελτίωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος, ενώ παρουσιάζεται μια νέα μεθοδολογία και τα αποτελέσματα της, για το εξωτερικό κόστος στην ανθρώπινη υγεία από την λειτουργία των πλοίων εντός λιμένα.