Urban food planning, city logistics and sustainability: the role of the wholesale produce market. The cases of Parma and Bologna food hubs.

At global level, the population is increasingly concentrating in the cities. In Europe, around 75% of the population lives in urban areas and, according to the European Environmental Agency (2010), urban population is foreseen to increase up to 80 % by 2020. At the same time, the quality of life in the cities is declining and urban pollution keeps increasing in terms of carbon dioxide (CO2) emissions, waste, noise, and lack of greenery. Many of European cities struggle to cope with social, economic and environmental problems resulting from pressures such as overcrowding or decline, social inequity, health problems related to food security and pollution. Nowadays local authorities try to solve these problems related to the environmental sustainability through various urban logistics measures, which directly and indirectly affect the urban food supply system, thus an integrated approach including freight transport and food provisioning policies issues is needed. This research centres on the urban food transport system and its impact on the city environmental sustainability. The main question that drives the research analysis is "How the urban food distribution system affects the ecological sustainability in modern cities?" The research analyses the city logistics project for food transport implemented in Parma, Italy, by the wholesale produce market. The case study investigates the renewed role of the wholesale market in the urban food supply chain as commercial and logistic operator, referring to the concept of food hub. Then, a preliminary analysis on the urban food transport for the city of Bologna is presented. The research aims at suggesting a methodological framework to estimate the urban food demand, the urban food supply and to assess the urban food transport performance, in order to identify external costs indicators that help policymakers in evaluating the environmental sustainability of different logistics measures

Produzione di bioetanolo da effluenti del settore lattiero-caseario con Kluyveromyces marxianus

Il siero di latte e la scotta sono effluenti provenienti rispettivamente dal processo di trasformazione del latte in formaggio e ricotta. Il siero di latte contiene minerali, lipidi, lattosio e proteine; la scotta contiene principalmente lattosio. Il siero può essere riutilizzato in diversi modi, come l'estrazione di proteine o per l’alimentazione animale, mentre la scotta è considerata solamente un rifiuto. Inoltre, a causa degli ingenti volumi di siero prodotti nel mondo, vengono a crearsi seri problemi ambientali e di smaltimento. Destinazioni alternative di questi effluenti, come le trasformazioni biotecnologiche, possono essere un modo per raggiungere il duplice obiettivo di migliorare il valore aggiunto dei processi agroindustriali e di ridurre il loro impatto ambientale. In questo lavoro sono state studiate le condizioni migliori per produrre bioetanolo dal lattosio del siero e della scotta. Kluyveromyces marxianus è stato scelto come lievito lattosio-fermentante. Sono state effettuate fermentazioni su scala di laboratorio aerobiche e anaerobiche in batch, fermentazioni semicontinue in fase dispersa e con cellule immobilizzate in alginato di calcio,. Diverse temperature sono state testate per migliorare la produzione di etanolo. Le migliori prestazioni, per entrambe le matrici, sono state raggiunte a basse temperature (28°C). Anche le alte temperature sono compatibili con buone rese di etanolo nelle fermentazioni con siero. Ottimi risultati si sono ottenuti anche con la scotta a 37°C e a 28°C. Le fermentazioni semicontinue in fase dispersa danno le migliori produzioni di etanolo, in particolare con la scotta. Invece, l'uso di cellule di lievito intrappolate in alginato di calcio non ha migliorato i risultati di processo. In conclusione, entrambi gli effluenti possono essere considerati adatti per la produzione di etanolo. Le buone rese ottenute dalla scotta permettono di trasformare questo rifiuto in una risorsa.

Verso una sociologia della sostenibilità: il caso delle Città in Transizione. Prospettive e limiti di un percorso bottom-up

Oggetto di indagine del lavoro è il movimento ambientalista e culturale delle Città in Transizione che rappresentano esperimenti di ri-localizzazione delle risorse volte a preparare le comunità (paesi, città, quartieri) ad affrontare la duplice sfida del cambiamento climatico e del picco del petrolio. A partire dal Regno Unito, la rete delle Transition Towns si è in pochi anni estesa significativamente e conta oggi più di mille iniziative. L’indagine di tale movimento ha richiesto in prima battuta di focalizzare l’attenzione sul campo disciplinare della sociologia dell’ambiente. L’attenzione si è concentrata sul percorso di riconoscimento che ha reso la sociologia dell’ambiente una branca autonoma e sul percorso teorico-concettuale che ha caratterizzato la profonda spaccatura paradigmatica proposta da Catton e Dunlap, che hanno introdotto nel dibattito sociologico il Nuovo Paradigma Ecologico, prendendo le distanze dalla tradizionale visione antropocentrica della sociologia classica. Vengono poi presentate due delle più influenti prospettive teoriche della disciplina, quella del Treadmill of Production e la più attuale teoria della modernizzazione ecologica. La visione che viene adottata nel lavoro di tesi è quella proposta da Spaargaren, fautore della teoria della modernizzazione ecologica, secondo il quale la sociologia dell’ambiente può essere collocata in uno spazio intermedio che sta tra le scienze ambientali e la sociologia generale, evidenziando una vocazione interdisciplinare richiamata anche dal dibattito odierno sulla sostenibilità. Ma le evidenze empiriche progressivamente scaturite dallo studio di questo movimento che si autodefinisce culturale ed ambientalista hanno richiesto una cornice teorica più ampia, quella della modernità riflessiva e della società del rischio, in grado di fornire categorie concettuali spendibili nella descrizione dei problemi ambientali e nell’indagine del mutamento socio-culturale e dei suoi attori. I riferimenti empirici dello studio sono tre specifiche realtà locali in Transizione: York in Transition per il Regno Unito, Monteveglio (Bo) e Scandiano (Re) in Transizione per l’Italia.

Alla ricerca della sostenibilità: lo sviluppo dell'agricoltura dall'Unità d'Italia alla Green Economy

L’elaborato finale presentato per la tesi di Dottorato analizza e riconduce a unitarietà, per quanto possibile, alcune delle attività di ricerca da me svolte durante questi tre anni, il cui filo conduttore è l'impatto ambientale delle attività umane e la promozione dello sviluppo sostenibile. Il mio filone di ricerca è stato improntato, dal punto di vista di politica economica, sull'analisi storica dello sviluppo del settore agricolo dall'Unità d'Italia ai giorni nostri e dei cambiamenti avvenuti in contemporanea nel contesto socio-economico e territoriale nazionale, facendo particolare riferimento alle tematiche legate ai consumi e alla dipendenza energetica ed all'impatto ambientale. Parte della mia ricerca è stata, infatti, incentrata sull'analisi dello sviluppo della Green Economy, in particolare per quanto riguarda il settore agroalimentare e la produzione di fonti di energia rinnovabile. Enfasi viene posta sia sulle politiche implementate a livello comunitario e nazionale, sia sul cambiamento dei consumi, in particolare per quanto riguarda gli acquisti di prodotti biologici. La Green Economy è vista come fattore di sviluppo e opportunità per uscire dall'attuale contesto di crisi economico-finanziaria. Crisi, che è strutturale e di carattere duraturo, affiancata da una crescente problematica ambientale dovuta all'attuale modello produttivo, fortemente dipendente dai combustibili fossili. Difatti la necessità di cambiare paradigma produttivo promuovendo la sostenibilità è visto anche in ottica di mitigazione del cambiamento climatico e dei suoi impatti socio-economici particolare dal punto di vista dei disastri ambientali. Questo punto è analizzato anche in termini di sicurezza internazionale e di emergenza umanitaria, con riferimento al possibile utilizzo da parte delle organizzazioni di intervento nei contesti di emergenza di tecnologie alimentate da energia rinnovabile. Dando così una risposta Green ad una problematica esacerbata dall'impatto dello sviluppo delle attività umane.

Sustainability indicators for environmental management and decision making

The general objective of this research is to explore theories and methodologies of sustainability indicators, environmental management and decision making disciplines with the operational purpose of producing scientific, robust and relevant information for supporting system understanding and decision making in real case studies. Several tools have been applied in order to increase the understanding of socio-ecological systems as well as providing relevant information on the choice between alternatives. These tools have always been applied having in mind the complexity of the issues and the uncertainty tied to the partial knowledge of the systems under study. Two case studies with specific application to performances measurement (environmental performances in the case of the K8 approach and sustainable development performances in the case of the EU Sustainable Development Strategy) and a case study about the selection of sustainable development indicators amongst Municipalities in Scotland, are discussed in the first part of the work. In the second part of the work, the common denominator among subjects consists in the application of spatial indices and indicators to address operational problems in land use management within the territory of the Ravenna province (Italy). The main conclusion of the thesis is that a ‘perfect’ methodological approach which always produces the best results in assessing sustainability performances does not exist. Rather, there is a pool of correct approaches answering different evaluation questions, to be used when methodologies fit the purpose of the analysis. For this reason, methodological limits and conceptual assumptions as well as consistency and transparency of the assessment, become the key factors for assessing the quality of the analysis.

Environmental Assessment of the Agricultural Sector

One of the main problems recognized in sustainable development goals and sustainable agricultural objectives is Climate change. Farming contributes significantly to the overall Greenhouse gases (GHG) in the atmosphere, which is approximately 10-12 percent of total GHG emissions, but when taking in consideration also land-use change, including deforestation driven by agricultural expansion for food, fiber and fuel the number rises to approximately 30 percent (Smith et. al., 2007). There are two distinct methodological approaches for environmental impact assessment; Life Cycle Assessment (a bottom up approach) and Input-Output Analysis (a top down approach). The two methodologies differ significantly but there is not an immediate choice between them if the scope of the study is on a sectorial level. Instead, as an alternative, hybrid approaches which combine these two approaches have emerged. The aim of this study is to analyze in a greater detail the agricultural sectors contribution to Climate change caused by the consumption of food products. Hence, to identify the food products that have the greatest impact through their life cycle, identifying their hotspots and evaluating the mitigation possibilities for the same. At the same time evaluating methodological possibilities and models to be applied for this purpose both on a EU level and on a country level (Italy).

Stream sediments analysis for geochemical mapping of Romagna Apennines (Northern Italy): monitoring and management tool of environmental resources at various scales

Geochemical mapping is a valuable tool for the control of territory that can be used not only in the identification of mineral resources and geological, agricultural and forestry studies but also in the monitoring of natural resources by giving solutions to environmental and economic problems. Stream sediments are widely used in the sampling campaigns carried out by the world's governments and research groups for their characteristics of broad representativeness of rocks and soils, for ease of sampling and for the possibility to conduct very detailed sampling In this context, the environmental role of stream sediments provides a good basis for the implementation of environmental management measures, in fact the composition of river sediments is an important factor in understanding the complex dynamics that develop within catchment basins therefore they represent a critical environmental compartment: they can persistently incorporate pollutants after a process of contamination and release into the biosphere if the environmental conditions change. It is essential to determine whether the concentrations of certain elements, in particular heavy metals, can be the result of natural erosion of rocks containing high concentrations of specific elements or are generated as residues of human activities related to a certain study area. This PhD thesis aims to extract from an extensive database on stream sediments of the Romagna rivers the widest spectrum of informations. The study involved low and high order stream in the mountain and hilly area, but also the sediments of the floodplain area, where intensive agriculture is active. The geochemical signals recorded by the stream sediments will be interpreted in order to reconstruct the natural variability related to bedrock and soil contribution, the effects of the river dynamics, the anomalous sites, and with the calculation of background values be able to evaluate their level of degradation and predict the environmental risk.

Fast and accurate numerical solutions in some problems of particle and radiation transport: synthetic acceleration for the method of short characteristics, Doppler-broadened scattering kernel, remote sensing of the cryosphere

The aim of this work is to present various aspects of numerical simulation of particle and radiation transport for industrial and environmental protection applications, to enable the analysis of complex physical processes in a fast, reliable, and efficient way. In the first part we deal with speed-up of numerical simulation of neutron transport for nuclear reactor core analysis. The convergence properties of the source iteration scheme of the Method of Characteristics applied to be heterogeneous structured geometries has been enhanced by means of Boundary Projection Acceleration, enabling the study of 2D and 3D geometries with transport theory without spatial homogenization. The computational performances have been verified with the C5G7 2D and 3D benchmarks, showing a sensible reduction of iterations and CPU time. The second part is devoted to the study of temperature-dependent elastic scattering of neutrons for heavy isotopes near to the thermal zone. A numerical computation of the Doppler convolution of the elastic scattering kernel based on the gas model is presented, for a general energy dependent cross section and scattering law in the center of mass system. The range of integration has been optimized employing a numerical cutoff, allowing a faster numerical evaluation of the convolution integral. Legendre moments of the transfer kernel are subsequently obtained by direct quadrature and a numerical analysis of the convergence is presented. In the third part we focus our attention to remote sensing applications of radiative transfer employed to investigate the Earth's cryosphere. The photon transport equation is applied to simulate reflectivity of glaciers varying the age of the layer of snow or ice, its thickness, the presence or not other underlying layers, the degree of dust included in the snow, creating a framework able to decipher spectral signals collected by orbiting detectors.

Experiments on Pro-Sociality and Environmental Issues

The thesis comprises three essays that use experimental methods, one about other-regarding motivations in economic behavior and the others on pro-social behavior in two environmental economics problems. The first chapter studies how the expectations of the others and the concern to maintain a balance between effort exerted and rewards obtained interact in shaping the behavior in a modified dictator game. We find that dictators condition their choices on recipients' expectations only when there is a high probability that the the recipient will not be compensated for her effort. Otherwise, dictators tend to balance the efforts and rewards of the recipients, irrespective of the recipients' expectations. In the second chapter, I investigate the problem of local opposition to large public projects (e.g. landfills, incinerators, etc.). In particular, the experiment shows how the uncertainty about the project's quality makes the community living in the host site skeptical about the project. I also test whether side-transfers and costly information disclosure can help to increase the efficiency. Both tools succesfully make the host more willing to accept the project, but they lead to the realization of different types of projects. The last chapter is an experiment on climate negotiations. To avoid the global warming, countries are called to cooperate in the abatement of their emissions. We study whether the dynamic aspect of the climate change makes cooperation across countries behaviorally more difficult. We also consider inequality across countries as a possible factor that hinders international cooperation.