Avaliação de ciclo de vida de sistemas alternativos para transporte urbano e suburbano em Coimbra

Abstract

As crescentes necessidades de mobilidade, resultantes do aumento populacional, levaram à necessidade de estudar soluções e alternativas para o transporte de passageiros. O uso predominante de petróleo como base dos combustíveis contribui significativamente para a poluição do ar e emissão de gases com efeito de estufa. Desta forma, torna-se necessário promover uma mudança no paradigma energético, no sentido de reduzir a dependência do uso de combustíveis fósseis e os impactes ambientais associados à utilização dos meios de transporte. A presente dissertação apresenta um estudo de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) de sistemas alternativos para transporte urbano e suburbano na cidade de Coimbra, com o objetivo de comparar ambientalmente diferentes tipos de meios de transporte de passageiros. São avaliados veículos ligeiros e pesados (rodoviários e ferroviários), integrando diferentes tecnologias (diesel, gasolina, GPL, gás natural e elétrica). Adicionalmente, apresenta-se uma análise ao percurso suburbano Serpins-Coimbra, incluindo a possibilidade de deslocação pela via atual ou a reativação da linha de comboio, que liga os dois locais. Realiza-se ainda uma análise de sensibilidade às taxas de ocupação dos meios de transporte, com o objetivo de avaliar a sua influência nos resultados. A metodologia adotada foi a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), que permite calcular os potenciais impactes ambientais de um produto/serviço, utilizando o método ReCiPe para avaliar sete categorias de impacte ambiental: aquecimento global, depleção fóssil, depleção metálica, acidificação terrestre, PM10, eutrofização de água doce e eutrofização marinha. Os resultados relativos aos meios urbano e suburbano mostram que o veículo pesado elétrico apresenta, de uma forma geral, resultados mais favoráveis, pois apresenta menores impactes ambientais nas categorias de aquecimento global, depleção fóssil, acidificação terrestre, matéria particulada (PM10) e eutrofização marinha. Para o meio urbano, os veículos elétricos apresentam impactes inferiores aos veículos de combustão interna (ICEVs) para todas as categorias ambientais, exceto na eutrofização de água doce. O veículo pesado elétrico apresenta os menores impactes nas categorias de aquecimento global, acidificação terrestre, eutrofização marinha e PM10. Já o veículo ligeiro elétrico apresenta os melhores resultados para a categoria de depleção fóssil e o troleicarro para a categoria de depleção metálica. No meio suburbano, o veículo pesado diesel apresenta os menores impactes para as categorias de depleção metálica, acidificação terrestre e eutrofização de água doce. Por outro lado, o Bus Rapid Transit (BRT) elétrico (veículo pesado elétrico) apresenta os melhores resultados para as restantes categorias de impacte ambiental. O trajeto Serpins-Coimbra foi avaliado para as categorias de aquecimento global e depleção fóssil. As conclusões mostram que o BRT elétrico é o que apresenta impactes menores para ambas as categorias ambientais, realizando a viagem através da antiga via ferroviária, considerando que a via foi alcatroada. Por outro lado, o veículo ligeiro a gasolina apresenta os maiores impactes ambientais para ambas as categorias, percorrendo o trajeto via estrada nacional. Os veículos ferroviários apresentam impactes ambientais elevados, principalmente devido à contribuição das infraestruturas de circulação destes meios de transporte para as diferentes categorias de impacte. Esta contribuição é particularmente elevada porque estes veículos realizam o transporte numa via construída especificamente para a circulação num único percurso (11 viagens/dia). Assim, todos os impactes da construção, manutenção e deposição da infraestrutura de circulação estão alocados apenas ao próprio veículo. A análise de sensibilidade às taxas de ocupação, realizada para o aquecimento global e depleção fóssil, mostra que os meios de transporte pesados rodoviários permitem o transporte de pessoas com menor impacte ambiental do que os veículos ligeiros. Isto porque os veículos ligeiros apenas podem transportar cinco pessoas no máximo. Apesar dos impactes ambientais de deslocação de um veículo pesado serem maiores do que os de um veículo ligeiro, o transporte de uma pessoa num veículo pesado é realizado com menores impactes, a partir de ocupações entre 20 e 31 pessoas por veículo (mediante o tipo de veículo e a categoria de impacte ambiental considerada).

The growing transportation needs, created by a growing population, require that different alternatives and solutions for passenger transport are considered. The predominant use of petroleum-based fuels is a significant factor for air pollution and greenhouse gases emissions. Thus, a change in the energy paradigm is necessary as a way to reduce our dependency on fossil fuels and to ensure the reduction of the environmental impacts associated with transportation. This dissertation performs a Life Cycle Assessment of alternative systems for urban and suburban transport in the city of Coimbra, with the purpose of comparing the environmental impacts of different types and means of passenger transport. The analysis focuses on light commercial vehicles and heavy-duty buses and railways, integrating different types of technologies (diesel, gasoline, LPG, natural gas and electric). In addition, this dissertation analyses the suburban route Serpins-Coimbra, including the possibility of transport via the current route (by national road) or through the reactivation of the train line that connects the two locations. A sensitivity analysis of the occupancy rate of these means of transport is also performed in order to access its influence in the results. In this study, the Life-Cycle Assessment (LCA) methodology was used, which allows for the identification of the potential environmental impacts of a product/service, and ReCiPe was the life-cycle impact assessment method applied to evaluate seven different categories of environmental impact: global warming, fossil depletion, metal depletion, terrestrial acidification, particulate matter (PM10), freshwater eutrophication and marine eutrophication. Results for the urban and suburban means of transport show that the electric buses are the ones that generally show more favourable results, since it is the mean of transport that has the lowest environmental impact in the categories of global warming, fossil depletion, terrestrial acidification, PM10 and marine eutrophication. For urban areas, electric vehicles have lower environmental impacts when compared to internal combustion vehicles (ICEVs) for all categories except freshwater eutrophication. The electric buses show the lowest impacts in the categories of global warming, terrestrial acidification, marine eutrophication and PM10. On the other hand, the light electric vehicle has the best results in the category of fossil depletion and the trolley buses in the category of metal depletion. In suburban areas, the heavy-duty diesel vehicle shows the lowest impact for the categories of metal depletion, terrestrial acidification and freshwater eutrophication, while the electric Bus Rapid Transit (BRT) shows the best results in all the other categories. The Serpins-Coimbra route was assessed for global warming and fossil depletion categories. Results show that the electric BRT (heavy-duty electric vehicle) is the mean of transport that shows the lowest environmental impact for both categories when making the journey through the old railway, assuming that the route had been paved over. In contrast, the light vehicle using gasoline has the highest environmental impacts in both categories when following the current route via national road. Rail vehicles show higher environmental impacts, mainly due to the significant burden of the transport infrastructure for the different categories of environmental impact. Their effect is particularly high because rail transportation requires the construction of a dedicated track (11 travels/day). Thus, all the environmental impacts related to construction, maintenance and deposition of the rail infrastructure are allocated to a single mean of transport. The sensitivity analysis of the occupancy rate, performed for the categories of global warming and fossil depletion, reveals that heavy-duty road vehicles can transport people with a lower environmental impact than light road vehicles. This is because light vehicles can only transport a maximum of five passengers. Even though the travel impact of a heavy-duty vehicle is higher than that ofa light-duty one, transporting one single passenger has lower environmental impacts when a heavy-duty vehicle is used with a minimum occupancy ranging from 20 to 31 passengers per vehicle (depending on the type of vehicle and the environmental impact category considered).