Long Run Trends in Energy-Related External Costs

30 p.

International Support of Climate Change Policies in Developing Countries: Strategic, Moral and Fairness Aspects

33 p.

Endogenous Timing in Pollution Control: Stackelberg versus Cournot-Nash Equilibria

27 p.

International Climate Finance and its Influence on Fairness and Policy

27 p.

Low Climate Stabilisation under Diverse Growth and Convergence Scenarios

9 p.

Climate Change, Responsibilities, and Defeatism and Complacency

16 p.

Development of a new modelling framework to estimate the C footprint from Basque dairy farms

19 p.

Regional IAM: analysis of risk-adjusted costs and benefits of climate policies

23 p.

Modelling the Effect of Climate Change on Environmental Pollution Losses from Dairy Systems in the UK

21 p.

Implications of governance structures on urban climate action: evidence from Italy and Spain

47 p.

How are Italian and Spanish cities tackling climate change? A local comparative study

27 p.

Rate and Microstructure Effects on the Dynamics of Carbon Nanotube Foams

Soft hierarchical materials often present unique functional properties that are sensitive to the geometry and organization of their micro- and nano-structural features across different lengthscales. Carbon Nanotube (CNT) foams are hierarchical materials with fibrous morphology that are known for their remarkable physical, chemical and electrical properties. Their complex microstructure has led them to exhibit intriguing mechanical responses at different length-scales and in different loading regimes. Even though these materials have been studied for mechanical behavior over the past few years, their response at high-rate finite deformations and the influence of their microstructure on bulk mechanical behavior and energy dissipative characteristics remain elusive.

In this dissertation, we study the response of aligned CNT foams at the high strain-rate regime of 10² - 10⁴ s^-1. We investigate their bulk dynamic response and the fundamental deformation mechanisms at different lengthscales, and correlate them to the microstructural characteristics of the foams. We develop an experimental platform, with which to study the mechanics of CNT foams in high-rate deformations, that includes direct measurements of the strain and transmitted forces, and allows for a full field visualization of the sample’s deformation through high-speed microscopy.

We synthesize various CNT foams (e.g., vertically aligned CNT (VACNT) foams, helical CNT foams, micro-architectured VACNT foams and VACNT foams with microscale heterogeneities) and show that the bulk functional properties of these materials are highly tunable either by tailoring their microstructure during synthesis or by designing micro-architectures that exploit the principles of structural mechanics. We also develop numerical models to describe the bulk dynamic response using multiscale mass-spring models and identify the mechanical properties at length scales that are smaller than the sample height.

The ability to control the geometry of microstructural features, and their local interactions, allows the creation of novel hierarchical materials with desired functional properties. The fundamental understanding provided by this work on the key structure-function relations that govern the bulk response of CNT foams can be extended to other fibrous, soft and hierarchical materials. The findings can be used to design materials with tailored properties for different engineering applications, like vibration damping, impact mitigation and packaging.

O Protocolo de Kyoto e o mercado de crédito de carbono: estudo de caso das emissões de gases de efeito estufa da fábrica de combustível nuclear pertencente às Indústrias Nucleares do Brasil no ano de 2008

A presente dissertação discute as questões relacionadas à intensificação das mudanças climáticas por causas antrópicas conforme a evolução no uso dos recursos naturais, inovações nos processos produtivos, transformações econômicas, sociais, culturais, políticas e, especialmente ambientais. Aborda a comercialização dos créditos de carbono através de projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), um dos mecanismos de flexibilização criados pelo Protocolo de Kyoto. No contexto de mudanças climáticas, uma matriz energética que utilize fontes de energia que não emitam gases causadores do efeito estufa (GEE) se mostra uma importante estratégia de desenvolvimento sustentável. Sob essa perspectiva, a energia nucleoelétrica é apresentada como uma alternativa viável aos combustíveis fósseis, considerando que esta é uma energia limpa e compatível com a perspectiva de desenvolvimento sustentável. A Fábrica de Combustível Nuclear (FCN), localizada em Resende (Rio de Janeiro), pertencente às Indústrias Nucleares do Brasil (INB), é um conjunto de sofisticadas fábricas nas quais se processam etapas importantes do ciclo do combustível nuclear. Na FCN, o Centro Zoobotânico realiza a gestão das atividades voltadas para a conservação da natureza tais como o Programa de Recuperação de Mata Ciliar, Reflorestamento e Fauna. O Relatório de inventário das emissões diretas e indiretas de GEE da FCN, elaborado pela INB para o ano de 2008, permite a auto-avaliação da empresa, retratando a preocupação corporativa com as questões relativas às mudanças climáticas. Segundo este Relatório, o total de emissões de GEE quantificado corresponde a 12,14% da capacidade total de sequestro de dióxido de carbono, no período de Janeiro a Dezembro de 2008. A proteção de florestas e a plantação de árvores são componentes essenciais de qualquer estratégia global para mitigação da mudança climática, e a participação da INB no mercado de crédito de carbono pode proporcionar externalidades positivas, tais como ganhos de imagem, adequação a padrões ambientais e melhoria do relacionamento com a sociedade.

Metaconcrete: Engineered aggregates for enhanced dynamic performance

This work presents the development and investigation of a new type of concrete for the attenuation of waves induced by dynamic excitation. Recent progress in the field of metamaterials science has led to a range of novel composites which display unusual properties when interacting with electromagnetic, acoustic, and elastic waves. A new structural metamaterial with enhanced properties for dynamic loading applications is presented, which is named metaconcrete. In this new composite material the standard stone and gravel aggregates of regular concrete are replaced with spherical engineered inclusions. Each metaconcrete aggregate has a layered structure, consisting of a heavy core and a thin compliant outer coating. This structure allows for resonance at or near the eigenfrequencies of the inclusions, and the aggregates can be tuned so that resonant oscillations will be activated by particular frequencies of an applied dynamic loading. The activation of resonance within the aggregates causes the overall system to exhibit negative effective mass, which leads to attenuation of the applied wave motion. To investigate the behavior of metaconcrete slabs under a variety of different loading conditions a finite element slab model containing a periodic array of aggregates is utilized. The frequency dependent nature of metaconcrete is investigated by considering the transmission of wave energy through a slab, which indicates the presence of large attenuation bands near the resonant frequencies of the aggregates. Applying a blast wave loading to both an elastic slab and a slab model that incorporates the fracture characteristics of the mortar matrix reveals that a significant portion of the supplied energy can be absorbed by aggregates which are activated by the chosen blast wave profile. The transfer of energy from the mortar matrix to the metaconcrete aggregates leads to a significant reduction in the maximum longitudinal stress, greatly improving the ability of the material to resist damage induced by a propagating shock wave. The various analyses presented in this work provide the theoretical and numerical background necessary for the informed design and development of metaconcrete aggregates for dynamic loading applications, such as blast shielding, impact protection, and seismic mitigation.

Análise de viabilidade técnica e econômica da geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários.

A geração de energia a partir do biogás do lixo em aterros sanitários é uma maneira de produzir energia elétrica renovável e limpa, reduzindo os impactos globais provocados pela queima dos resíduos sólidos urbanos. A contribuição ambiental mais relevante é a redução de emissões dos gases de efeito estufa (GEE), por meio da conversão do metano em dióxido de carbono, visto que o metano possui um potencial de aquecimento global cerca de 21 vezes maior, quando comparado ao dióxido de carbono (através da combustão do mesmo). De acordo com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), os países ricos podem comprar créditos de carbono (CERs) dos países em desenvolvimento (que possuam projetos sustentáveis) para cumprir suas metas ambientais. O objetivo é transformar um passivo ambiental (destinação final dos resíduos sólidos urbanos) em um recurso energético, além do estudo da alternativa de obtenção de recursos financeiros através dos CERs. São analisadas as tecnologias de conversão energética (tecnologia de gás de lixo, incineração, entre outras), com a seleção da melhor alternativa para a geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários. A metodologia utilizada é a recomendada pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos - USEPA (2005). Serão apresentadas outras duas metodologias de cálculo da geração de metano: a do Banco Mundial e a do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas). São apresentados estudos comparativos demonstrando quando as turbinas a gás, motores de combustão interna (ciclos Otto ou Diesel) ou outras tecnologias de conversão energética serão viáveis na área técnica e econômica para implantação de Unidades Termoelétricas a biogás. No caso do Aterro de Gramacho, o projeto é viável com a utilização de motores a combustão interna e a obtenção de receitas com a venda da produção de energia e créditos de carbono. Por fim, será apresentada a alternativa do uso do biogás como substituto do gás natural para fins energéticos ou outros fins industriais.