Contributions to the environmental assessment of road transport
El objetivo de esta tesis es proporcionar un mayor grado de conocimiento sobre ciertos aspectos medioambientales del transporte por carretera que aún no han sido investigados en profundidad. En concreto, la tesis aborda las siguientes líneas de investigación: análisis del ciclo de vida (ACV) de los...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2013 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/126441 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/126441 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Environmental assessment road transport asphalt pavements road traffic noise life cycle assessment external costs Proyectos de ingeniería 504 62 |
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Contributions to the environmental assessment of road transport Moliner Santisteve, Enrique Environmental assessment road transport asphalt pavements road traffic noise life cycle assessment external costs Proyectos de ingeniería 504 62 |
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Vidal Nadal, Rosario Garraín Cordero, Daniel Universitat Jaume I. Departament d'Enginyeria Mecànica i Construcció |
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El objetivo de esta tesis es proporcionar un mayor grado de conocimiento sobre ciertos aspectos medioambientales del transporte por carretera que aún no han sido investigados en profundidad. En concreto, la tesis aborda las siguientes líneas de investigación: análisis del ciclo de vida (ACV) de los pavimentos de carreteras, ACV del ruido del transporte por carretera, y valoración de los costes externos del ruido del transporte por carretera. <p>La evaluación ambiental del transporte rodado se ha centrado fundamentalmente en los impactos ambientales de las emisiones atmosféricas de los vehículos que circulan por las carreteras, mientras que los impactos de la construcción, mantenimiento y fin de vida de las carreteras no han recibido demasiada atención. La metodología del ACV puede ser útil para abordar esta limitación, ya que tiene como objetivo evaluar los impactos ambientales asociados a todas las etapas del ciclo de vida de un producto o servicio desde la cuna hasta la tumba. En esta tesis se ha realizado un ACV exhaustivo de pavimentos de carreteras, y se ha desarrollado una herramienta de ACV para calcular de forma automática los impactos ambientales de los pavimentos. Se han analizado distintos tipos de pavimentos, incluyendo mezclas bituminosas en caliente (MBC, fabricadas a 165 °C), mezclas bituminosas templadas (MBT, fabricadas a 135 °C) mediante la adición de zeolitas sintéticas, y mezclas bituminosas con pavimento asfáltico reciclado (PAR). De este modo, se han evaluado los impactos ambientales asociados al consumo de energía y a las emisiones atmosféricas, así como otros impactos ambientales debidos a la extracción y procesado de minerales, betunes y aditivos químicos; fabricación de asfaltos; transporte de materiales; pavimentación; tráfico durante la vida útil del pavimento; transformación y ocupación del suelo; desmantelamiento del pavimento al final de su vida útil y su reciclaje o eliminación en vertedero. También se han realizado simulaciones mediante el método de Monte Carlo para tener en cuenta la variabilidad de ciertos parámetros de entrada críticos. Al considerar todo el ciclo de vida, se ha observado que los impactos de los pavimentos de MBT a base de zeolita son casi idénticos a los impactos de los pavimentos de MBC con el mismo contenido de PAR. La reducción de los impactos que se obtiene en las MBT al disminuir la temperatura de fabricación queda contrarrestada por los mayores impactos de los materiales utilizados, sobre todo los impactos de las zeolitas sintéticas. Por otro lado, al comparar mezclas bituminosas con distintos contenidos de PAR, se ha observado que los impactos de las mezclas se reducen de forma significativa al añadir PAR. Todos los impactos en las categorías "de punto final", así como los impactos en las categorías de cambio climático, agotamiento de recursos fósiles y demanda de energía acumulada, se han reducido un 13-14% mediante la adición de un 15% de PAR. Una ventaja clave de las MBT es el uso potencialmente mayor de PAR. Por lo tanto, la reducción de los impactos que se consigue añadiendo grandes cantidades de PAR a las MBT podría convertirlas en una buena alternativa a las MBC desde el punto de vista medioambiental. <p>A diferencia de otros contaminantes del transporte rodado (por ejemplo, las emisiones gaseosas), el ruido rara vez se incluye en los estudios de ACV, debido a que tiene ciertas particularidades (dependencia de factores locales, imposibilidad de agregar linealmente sus emisiones, etc.) que dificultan la evaluación de su impacto. La escasez de datos sobre ruido ha supuesto un inconveniente añadido para evaluar su impacto. Sin embargo, la publicación reciente de los mapas estratégicos de ruido ofrece la oportunidad de superar estas limitaciones. En esta tesis se ha desarrollado un método para evaluar el impacto del ruido del transporte rodado e integrarlo en el marco del ACV. Este método resuelve las limitaciones metodológicas observadas en otros trabajos previos y permite realizar las evaluaciones a partir de datos de los mapas estratégicos de ruido. Los impactos del ruido sobre la salud se cuantifican en DALYs (años de vida ajustados por discapacidad), posibilitando la comparación y agregación del ruido con otros contaminantes nocivos para la salud. La tesis también incluye un caso de estudio donde el método propuesto se ha aplicado para calcular el impacto del ruido causado por un vehículo pesado adicional en tres carreteras distintas. El impacto del ruido causado por el vehículo pesado varía considerablemente de una carretera a otra (hasta el punto de doblarse), debido a la dependencia del impacto del ruido de factores locales, como las condiciones de tráfico y la densidad de población cercana a las carreteras. La extrapolación de los resultados obtenidos para una carretera determinada a otras carreteras puede, por lo tanto, conducir a estimaciones erróneas de los impactos del ruido, siendo difícil predecir el error incurrido. Por esta razón, se recomienda realizar evaluaciones específicas del impacto del ruido para cada caso particular, siempre que haya datos de tráfico y de exposición al ruido. El método propuesto permite realizar tales evaluaciones de forma sencilla y eficaz a partir de datos públicos disponibles en los mapas estratégicos de ruido. Además, el impacto del ruido causado por el vehículo pesado se ha comparado y agregado con los impactos sobre la salud debidos al consumo de combustible y a las emisiones atmosféricas de ese mismo vehículo. El impacto del ruido ha supuesto entre el 2,58% y el 4,96% del impacto total causado por el vehículo pesado adicional. El ruido ha resultado ser la tercera categoría de impacto más significativa en términos de daños a la salud, únicamente superado por el cambio climático y por la formación de partículas. Por lo tanto, el ruido del transporte rodado puede tener un impacto significativo comparado con otras categorías de impacto evaluadas normalmente en el ACV, lo que justifica su inclusión como categoría de impacto habitual en los estudios de ACV del transporte rodado. Una solución eficaz para reducir los impactos ambientales del transporte rodado es internalizar los costes externos de tales impactos mediante instrumentos de tarificación; por ejemplo, tasas a los usuarios de las carreteras según la contaminación que producen. Estas tasas pueden alentar a los usuarios a utilizar tecnologías del automóvil más limpias y a optimizar sus comportamientos logísticos, mientras que los ingresos de las tasas pueden destinarse a reducir la contaminación en su origen y a fomentar la movilidad sostenible. La Directiva Euroviñeta permite a los Estados miembros de la UE aplicar tasas a los vehículos pesados con el fin de compensar los costes de la contaminación acústica que originan. Para ello, proporciona un método para el cálculo de los costes externos del ruido del tráfico rodado. Este método requiere el uso de factores de ponderación para cada categoría de vehículo y para cada período del día con vistas a permitir la diferenciación de los costes del ruido, sin embargo, la Directiva Euroviñeta no proporciona valores específicos o directrices para el cálculo de tales factores. Por esta razón, en esta tesis se ha desarrollado un método alternativo para calcular los costes externos del ruido del tráfico rodado en Europa. Asimismo, se han desarrollado factores de ponderación mejorados que constituyen la base del método propuesto. Estos factores son más fiables que los que se aportan en otros estudios, ya que están altamente diferenciados para reflejar de forma precisa la influencia de los factores clave, como la categoría de vehículo, la velocidad y el período del día. El método propuesto permite obtener tasas basadas en la distancia para cualquier categoría de vehículo (turismos, furgonetas, vehículos pesados, ciclomotores y motocicletas) y período del día (día, tarde y noche), mientras que el método de la Directiva Euroviñeta solo es aplicable a los vehículos pesados en los períodos diurno y nocturno. La tesis también incluye un caso de estudio donde el método propuesto se ha aplicado para calcular los costes medios del ruido por vehículo-kilómetro según la categoría de vehículo y el período del día para tres carreteras distintas. Los costes del ruido difieren considerablemente de una carretera a otra (hasta el punto de casi triplicarse), debido a la dependencia de los costes del ruido de factores locales. Si se hubiera aplicado un enfoque "top-down", como establece la Directiva Euroviñeta, los costes del ruido habrían sido iguales en todas las carreteras, lo cual no es coherente con el principio de "quien contamina paga", que debe regir la tarificación por el uso de la infraestructura vial. Por otro lado, se ha comprobado que la falta de diferenciación en base a la velocidad, que presentan los factores de ponderación aportados en otros estudios previos, puede llevar a errores significativos de los costes del ruido atribuibles a los vehículos de las distintas categorías. Si en el caso de estudio se hubieran aplicado los factores de ponderación de otro estudio, el error cometido habría variado entre -37,36% y -24,27% para los turismos y entre 30,24% y 57,46% para los vehículos pesados, dependiendo de la carretera. Por lo tanto, las tasas aplicadas a los vehículos pesados se habrían sobrestimado considerablemente, lo cual también es incoherente con el principio de quien contamina paga. |
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La metodología del ACV puede ser útil para abordar esta limitación, ya que tiene como objetivo evaluar los impactos ambientales asociados a todas las etapas del ciclo de vida de un producto o servicio desde la cuna hasta la tumba. En esta tesis se ha realizado un ACV exhaustivo de pavimentos de carreteras, y se ha desarrollado una herramienta de ACV para calcular de forma automática los impactos ambientales de los pavimentos. Se han analizado distintos tipos de pavimentos, incluyendo mezclas bituminosas en caliente (MBC, fabricadas a 165 °C), mezclas bituminosas templadas (MBT, fabricadas a 135 °C) mediante la adición de zeolitas sintéticas, y mezclas bituminosas con pavimento asfáltico reciclado (PAR). De este modo, se han evaluado los impactos ambientales asociados al consumo de energía y a las emisiones atmosféricas, así como otros impactos ambientales debidos a la extracción y procesado de minerales, betunes y aditivos químicos; fabricación de asfaltos; transporte de materiales; pavimentación; tráfico durante la vida útil del pavimento; transformación y ocupación del suelo; desmantelamiento del pavimento al final de su vida útil y su reciclaje o eliminación en vertedero. También se han realizado simulaciones mediante el método de Monte Carlo para tener en cuenta la variabilidad de ciertos parámetros de entrada críticos. Al considerar todo el ciclo de vida, se ha observado que los impactos de los pavimentos de MBT a base de zeolita son casi idénticos a los impactos de los pavimentos de MBC con el mismo contenido de PAR. La reducción de los impactos que se obtiene en las MBT al disminuir la temperatura de fabricación queda contrarrestada por los mayores impactos de los materiales utilizados, sobre todo los impactos de las zeolitas sintéticas. Por otro lado, al comparar mezclas bituminosas con distintos contenidos de PAR, se ha observado que los impactos de las mezclas se reducen de forma significativa al añadir PAR. Todos los impactos en las categorías "de punto final", así como los impactos en las categorías de cambio climático, agotamiento de recursos fósiles y demanda de energía acumulada, se han reducido un 13-14% mediante la adición de un 15% de PAR. Una ventaja clave de las MBT es el uso potencialmente mayor de PAR. Por lo tanto, la reducción de los impactos que se consigue añadiendo grandes cantidades de PAR a las MBT podría convertirlas en una buena alternativa a las MBC desde el punto de vista medioambiental. <p>A diferencia de otros contaminantes del transporte rodado (por ejemplo, las emisiones gaseosas), el ruido rara vez se incluye en los estudios de ACV, debido a que tiene ciertas particularidades (dependencia de factores locales, imposibilidad de agregar linealmente sus emisiones, etc.) que dificultan la evaluación de su impacto. La escasez de datos sobre ruido ha supuesto un inconveniente añadido para evaluar su impacto. Sin embargo, la publicación reciente de los mapas estratégicos de ruido ofrece la oportunidad de superar estas limitaciones. En esta tesis se ha desarrollado un método para evaluar el impacto del ruido del transporte rodado e integrarlo en el marco del ACV. Este método resuelve las limitaciones metodológicas observadas en otros trabajos previos y permite realizar las evaluaciones a partir de datos de los mapas estratégicos de ruido. Los impactos del ruido sobre la salud se cuantifican en DALYs (años de vida ajustados por discapacidad), posibilitando la comparación y agregación del ruido con otros contaminantes nocivos para la salud. La tesis también incluye un caso de estudio donde el método propuesto se ha aplicado para calcular el impacto del ruido causado por un vehículo pesado adicional en tres carreteras distintas. El impacto del ruido causado por el vehículo pesado varía considerablemente de una carretera a otra (hasta el punto de doblarse), debido a la dependencia del impacto del ruido de factores locales, como las condiciones de tráfico y la densidad de población cercana a las carreteras. La extrapolación de los resultados obtenidos para una carretera determinada a otras carreteras puede, por lo tanto, conducir a estimaciones erróneas de los impactos del ruido, siendo difícil predecir el error incurrido. Por esta razón, se recomienda realizar evaluaciones específicas del impacto del ruido para cada caso particular, siempre que haya datos de tráfico y de exposición al ruido. El método propuesto permite realizar tales evaluaciones de forma sencilla y eficaz a partir de datos públicos disponibles en los mapas estratégicos de ruido. Además, el impacto del ruido causado por el vehículo pesado se ha comparado y agregado con los impactos sobre la salud debidos al consumo de combustible y a las emisiones atmosféricas de ese mismo vehículo. El impacto del ruido ha supuesto entre el 2,58% y el 4,96% del impacto total causado por el vehículo pesado adicional. El ruido ha resultado ser la tercera categoría de impacto más significativa en términos de daños a la salud, únicamente superado por el cambio climático y por la formación de partículas. Por lo tanto, el ruido del transporte rodado puede tener un impacto significativo comparado con otras categorías de impacto evaluadas normalmente en el ACV, lo que justifica su inclusión como categoría de impacto habitual en los estudios de ACV del transporte rodado. Una solución eficaz para reducir los impactos ambientales del transporte rodado es internalizar los costes externos de tales impactos mediante instrumentos de tarificación; por ejemplo, tasas a los usuarios de las carreteras según la contaminación que producen. Estas tasas pueden alentar a los usuarios a utilizar tecnologías del automóvil más limpias y a optimizar sus comportamientos logísticos, mientras que los ingresos de las tasas pueden destinarse a reducir la contaminación en su origen y a fomentar la movilidad sostenible. La Directiva Euroviñeta permite a los Estados miembros de la UE aplicar tasas a los vehículos pesados con el fin de compensar los costes de la contaminación acústica que originan. Para ello, proporciona un método para el cálculo de los costes externos del ruido del tráfico rodado. Este método requiere el uso de factores de ponderación para cada categoría de vehículo y para cada período del día con vistas a permitir la diferenciación de los costes del ruido, sin embargo, la Directiva Euroviñeta no proporciona valores específicos o directrices para el cálculo de tales factores. Por esta razón, en esta tesis se ha desarrollado un método alternativo para calcular los costes externos del ruido del tráfico rodado en Europa. Asimismo, se han desarrollado factores de ponderación mejorados que constituyen la base del método propuesto. Estos factores son más fiables que los que se aportan en otros estudios, ya que están altamente diferenciados para reflejar de forma precisa la influencia de los factores clave, como la categoría de vehículo, la velocidad y el período del día. El método propuesto permite obtener tasas basadas en la distancia para cualquier categoría de vehículo (turismos, furgonetas, vehículos pesados, ciclomotores y motocicletas) y período del día (día, tarde y noche), mientras que el método de la Directiva Euroviñeta solo es aplicable a los vehículos pesados en los períodos diurno y nocturno. La tesis también incluye un caso de estudio donde el método propuesto se ha aplicado para calcular los costes medios del ruido por vehículo-kilómetro según la categoría de vehículo y el período del día para tres carreteras distintas. Los costes del ruido difieren considerablemente de una carretera a otra (hasta el punto de casi triplicarse), debido a la dependencia de los costes del ruido de factores locales. Si se hubiera aplicado un enfoque "top-down", como establece la Directiva Euroviñeta, los costes del ruido habrían sido iguales en todas las carreteras, lo cual no es coherente con el principio de "quien contamina paga", que debe regir la tarificación por el uso de la infraestructura vial. Por otro lado, se ha comprobado que la falta de diferenciación en base a la velocidad, que presentan los factores de ponderación aportados en otros estudios previos, puede llevar a errores significativos de los costes del ruido atribuibles a los vehículos de las distintas categorías. Si en el caso de estudio se hubieran aplicado los factores de ponderación de otro estudio, el error cometido habría variado entre -37,36% y -24,27% para los turismos y entre 30,24% y 57,46% para los vehículos pesados, dependiendo de la carretera. Por lo tanto, las tasas aplicadas a los vehículos pesados se habrían sobrestimado considerablemente, lo cual también es incoherente con el principio de quien contamina paga.Universitat Jaume IVidal Nadal, RosarioGarraín Cordero, DanielUniversitat Jaume I. Departament d'Enginyeria Mecànica i Construcció201320132013info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion130 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/126441TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/1264412026-06-14T12:46:07Z |
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