Departamento de Ciências da Engenharia e da Arquitectura
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Percorrer Departamento de Ciências da Engenharia e da Arquitectura por Domínios Científicos e Tecnológicos (FOS) "Ciências Naturais::Ciências da Terra e do Ambiente"
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- Armazenamento de Dióxido de Carbono em Camadas de Carvão na Bacia do Paraná: desenvolvimento e perspectivas futuras no BrasilPublication . Almeida, José Ricardo Lemes de; Lemos de Sousa, M. J.; Rodrigues, Cristina; Santos, Edmilson Moutinho dosO presente trabalho discute o cenário mundial sobre o aquecimento global e seus efeitos políticos na adoção de tecnologias de mitigação de emissão de gases com efeito de estufa. A crescente atenção com os efeitos das mudanças climáticas, especialmente a partir da década de 1990, tem gerado demandas por parte dos governos e blocos econômicos no sentido de limitar as emissões de gases com efeito de estufa, especialmente o dióxido de carbono. Sendo o setor energético responsável por parte significativa dessas emissões, as novas tecnologias de mitigação e/ou baixas emissões são incluídas no contexto dessa transição energética. Nesse sentido, tanto a Organização das Nações Unidas (ONU), no Acordo de Paris, em 2015, quanto a Comissão Europeia, nos documentos European 2020 Energy and Environmental Plan (2007); Energy Roadmap 2050 (2011); 2030 Energy Strategy (2014), orientam a adoção de tecnologias de captação e armazenamento de CO2 (CCS) para o cumprimento da meta de limitar o aumento da temperatura média global em 1,5ºC em relação aos níveis pré-industriais. A sequestração geológica de dióxido de carbono (CO2) pode representar um armazenamento eficiente e seguro a longo prazo deste gás com efeito de estufa. Quando aplicada ao carvão, a injeção de CO2 pode também favorecer a extração de metano da camada de carvão. Dentro do cenário exposto, o presente trabalho objetivou contribuir com o estudo das características do carvão brasileiro da Bacia do Paraná, mais especificamente da Mina de Santa Catarina, camadas Bonito e Barro Branco, Formação Rio Bonito, na região de Criciúma, visando o estudo de sua potencial utilização como reservatório geológico de CO2. Essa área foi escolhida devido à importância histórica do carvão na região e da necessidade de averiguar a viabilidade desse recurso para uma finalidade adicional no contexto da transição energética. Desta maneira, acredita-se que a determinação desse potencial abre um novo caminho de aproveitamento deste recurso fóssil, hoje praticamente exclusivo para fins termelétricos. Para estimar o potencial de armazenamento de CO2, a caracterização das amostras é baseada em dados de geoquímica orgânica, petrologia, petrografia, palinologia e isotermas de sorção, obtidos a partir de sete amostras de carvão. Os resultados obtidos indicam que os carvões da Formação de Rio Bonito, das camadas Barro Branco e Bonito, são adequados para o armazenamento de CO2. As amostras Tal-Qual analisadas são classificadas como: Classificação ASTM D 388-15 As amostras CR-5 e CR-7 como Carvão betuminoso medianamente volátil e, todas as restantes, como Carvão betuminoso altamente volátil A. Classificação ISO 11760:2005 Todas as amostras como: Grau de carbonificação – Carvão betuminoso C; Composição Petrográfica – Vitrinite variável (entre alta a baixa); Categoria – Cinzas altas (seis amostras) e moderadamente altas (amostra CR-6). Além disso, dentre as amostras estudadas, a maior capacidade de armazenamento de CO2 é atribuída à amostra CR6, da camada de Barro Branco, com 275 scf/ton (7,79 m3/t) de CO2 armazenado a 400 psi. Esses resultados indicam que as tecnologias CCS podem fazer parte da estratégia do Brasil para reduzir sua contribuição nas emissões de gases com efeito de estufa.
- Avaliação do potencial da Formação Cunga (Bacia do Kwanza, Angola) como reservatório não-convencional: implicações no armazenamento de dióxido de carbonoPublication . Cacama, Moisés Samuel João Bota; Rodrigues, Cristina; Dinis, Maria Alzira PimentaA região de Cabo de São Brás, localizada na parte ocidental do onshore da Bacia do Kwanza em Angola, é representada por uma sequência sedimentar da Formação Cunga constituída por intercalações de rochas carbonatadas e siliciclásticas ricas em matéria orgânica, a qual apresenta uma espessura de cerca de 100 m e que aflora numa faixa ao longo de mais de 40 km no litoral angolano. O estudo procurou avaliar o potencial da Formação Cunga como rocha-mãe, assim como reservatório não-convencional para a sequestração/armazenamento de dióxido de carbono (CO2). No decurso do desenvolvimento deste trabalho foi efetuada uma campanha de amostragem perfazendo um total de 49 amostras. A composição mineralógica, cenário paleoambiental e potencial petrolífero e económico são apresentados com base em dados de deteção remota, difração de raios-X (DRX), petrologia e geoquímica orgânica e isotérmicas de sorção. Neste trabalho foram utilizadas as técnicas spectral angle mapper e análise da componente principal através de dados espectrais das bandas do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER). A análise espectral implicou a identificação dos minerais calcite, caulinite, moscovite e ilite na região do infravermelho de ondas curtas, enquanto que a aplicação das bandas da região do infravermelho termal resultou na identificação do quartzo. Os resultados destes métodos foram validados com os dados de campo e análise dos dados de DRX. As amostras de campo submetidas a DRX indicaram que a sequência analisada, localizada na região de Cabo de São Brás, é Avaliação do Potencial da Formação Cunga (Bacia do Kwanza) como Reservatório Não-convencional constituída por duas importantes fases minerais, a calcite e o quartzo, além de outros minerais menos abundantes, tais como moscovite, clinoptilolite, albite e microclina. A análise das palinofácies estabeleceu uma distribuição quantitativa e qualitativa da matéria orgânica particulada exibindo três associações principais de palinofácies e ambientes de deposição. As palinofácies da associação CSB-1, dominadas por palinomorfos, e da associação CSB-2, representadas predominantemente por matéria orgânica amorfa, sugerem uma deposição em ambientes neríticos externos a oceânicos, prevalecendo para a associação CSB-1 condições oxidantes, e para a associação CSB-2 condições redutoras. Uma mudança de deposição externa/oceânica para um ambiente nerítico interno distal foi observada nas palinofácies da associação CSB-3, apresentando uma concentração elevada de fitoclastos opacos, o que sugere uma deposição sob um ambiente fortemente oxidante. Utilizando as ferramentas de análises da geoquímica orgânica (pirólise Rock-Eval), a avaliação do potencial petrolífero da sequência analisada aponta para rochas potencialmente geradoras de hidrocarbonetos, uma vez que os teores em carbono orgânico total (COT) são superiores a 0,5 %, incluindo intervalos com valores significativamente elevados de 7,52 %. O potencial residual de geração de hidrocarbonetos é, normalmente, representado pelos valores do pico S2, que nas amostras estudadas são de uma forma geral superiores a 5 mg HC/g rocha, correspondendo a um potencial petrolífero bom a excelente. O tipo ou qualidade da matéria orgânica comummente determinado através da relação índice de hidrogénio (IH) versus índice de oxigénio (IO) e juntamente com os dados das palinofácies da sequência analisada sugerem a presença de cerogéneos do tipo II/III, II e III. A determinação da maturação térmica da matéria orgânica foi efetuada a partir dos valores de temperatura máxima (Tmax) e índice de produção (IP), os quais sugerem que as amostras se encontram imaturas em relação à janela de geração de petróleo. O estudo das propriedades de sorção em rochas ricas em matéria orgânica foi utilizado para analisar a capacidade de armazenamento das diferentes amostras. As amostras utilizadas neste estudo apresentam diferentes capacidades de armazenamento de gás CO2, as quais variam entre 17,04 scf/ton e 64,11 scf/ton. No presente caso de estudo, as diferentes capacidades de armazenamento encontram-se intimamente relacionadas com o tipo de matéria orgânica identificada. Neste sentido, a maior capacidade de armazenamento é identificada nas amostras com o conteúdo em vitrinite mais elevado em comparação com outros grupos de macerais, liptinite e inertinite. Este estudo permitiu concluir que a Formação Cunga, na Bacia do Kwanza, na região de Cabo de São Brás, possui características de reservatório de shale gas, que pode ser considerado um recurso a ser potencialmente explorado pela aplicação de técnicas de recuperação avançada de hidrocarbonetos com a injeção de CO2. Assim sendo, o presente estudo permitiu concluir que alguns dos níveis sedimentares da Formação Cunga na região de Cabo de São Brás apresentam um bom potencial como reservatório não-convencional para o armazenamento de CO2. Os resultados obtidos representam um avanço científico significativo no conhecimento paleoambiental da Bacia do Kwanza em Angola, bem como a definição dos horizontes temporais de interesse económico para o sector petrolífero do país.
- Cities and climate change: combining bibliometric trends and city-level evidence to understand the connections between urban resilience and adaptive capacityPublication . Leal Filho, Walter; Bichueti, Roberto Schoproni; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Begum, Halima; O'Hare, Paul; Malakar, Krishna; Kouassi, Jean-Luc; Danumah, Jean HomianClimate change poses escalating challenges to urban systems, intensifying risks from extreme temperatures, flooding, sea-level rise, and socio-environmental inequalities. Cities are increasingly recognised as critical arenas for climate adaptation, where resilience and adaptive capacity shape the capacity to anticipate, absorb, and respond to climate-related impacts. This study maps research on urban resilience and adaptive capacity through a bibliometric analysis of Web of Science publications (2010–2023), identifying dominant thematic clusters via keyword co-occurrence and collaboration patterns via co-authorship networks. To connect research trends with practice, this study also reports on a qualitative meta-synthesis of twelve published city case studies from diverse geographic and socio-economic contexts. Explicitly linking bibliometric themes with city-level adaptation evidence, this study identifies areas of convergence (e.g., governance, nature-based solutions, and risk assessment) and persistent gaps, particularly in the operationalisation of social equity, participation, and maladaptation risks. The findings provide an integrated evidence base that may help inform future urban climate adaptation research and policy.
- Climate change, planetary health and education in Africa: some case studies and perspectivesPublication . Leal Filho, Walter; Djekic, Ilija; Matandirotya, Newton; Donkor, Felix Kwabena; Ibrahim, Umar; Mbih, Richard; Kateka, Adolphine; Roeseler, Jasmin; Sharifi, Ayyoob; Dinis, Maria Alzira PimentaAfrica is a diverse continent with a rich cultural heritage, abundant natural resources characterised by a great vulnerability to climate change and several health inequalities. These inequalities are also observed in the provision of planetary health instruction. This paper explores the interconnection between climate change and planetary health education inAfrican universities. Also,the study examines the extent to which some African universities are handling the theme of planetary health education. The method used involved a bibliometric analysis of climate change and health, focusing on specific institutions and initiatives that illustrate the extent of planetary health education carried out in Africa till date. The results of the study suggested that themes related to planetary health are increasingly being studied in African universities. Also, the study notes that the term “planetary health” is scarcely used in the reviewed literature; and to make planetary health a common topic in university programmes, the theme needs to be given a wider recognition and attention. The paper concludes by outlining measures that should be implemented as part of public health programmes to be offered at African universities, which may help in enhancing the adoption of education on planetary health.
- O contributo da reabilitação urbana para a sustentabilidade das cidades: o caso de estudo do centro histórico do PortoPublication . Santos, Álvaro Manuel Reis; Branco-Teixeira, MiguelO presente estudo pretende analisar e discutir os efeitos da integração de medidas de eficiência energética nos processos de reabilitação urbana e, consequentemente, avaliar o seu contributo para a sustentabilidade das cidades, em sentido mais lato. A primeira parte deste estudo assume uma natureza essencialmente teórica, onde se enquadra e analisa o fenómeno da reabilitação urbana enquanto novo paradigma das políticas urbanas atuais, quer ao nível nacional, quer ao nível europeu. Converge-se para a abordagem à questão da sustentabilidade ambiental e energética na reabilitação e apresenta-se um quadro caraterizador da eficiência energética no setor da habitação, em Portugal, terminando com uma discussão sobre o impacto e os benefícios da eficiência energética para a reabilitação urbana sustentável. A segunda parte é dedicada, fundamentalmente, à análise empírica do caso de estudo sobre o processo de reabilitação urbana da cidade do Porto, em particular, do seu centro histórico. O tema da integração de fatores de sustentabilidade ambiental e energética no parque edificado é analisado segundo uma perspetiva evolutiva que, por sua vez, conduz a uma análise crítica sobre os vetores estratégicos de desenvolvimento de novas abordagens que possibilitem a consolidação de intervenções que valorizem a sustentabilidade na reabilitação urbana, de modo a contribuir para a redução dos consumos energéticos domésticos, mas também, e principalmente, para a melhoria da saúde, bem-estar e conforto das populações. Esta perspetiva é realizada através de uma análise quantitativa, mas também, segundo uma análise qualitativa aferida pela perceção dos agentes e profissionais ligados ao tema da reabilitação urbana, obtida através de um inquérito desenvolvido para o efeito e que motiva a discussão dos resultados do caso de estudo e do seu contributo para esta área do conhecimento. O estudo conclui salientando a existência de uma relação biunívoca entre a reabilitação urbana e a eficiência energética. Por um lado, a necessidade de medidas ao nível da eficiência energética é indutora de desenvolvimento da reabilitação urbana. Por outro lado, a necessidade de reabilitar os tecidos urbanos degradados, unanimemente reconhecida, é promotora da melhoria da eficiência energética de muitos edifícios e, consequentemente, da sustentabilidade das cidades.
- Decarbonising university operations: strategies and challenges for Higher Education InstitutionsPublication . Leal Filho, Walter; Aguiar, Alexandre de Oliveira e; Elahi, Muhammad Manzoor; Azam, Fardous Mohammad Safiul; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Henrique, João Paulino Pires Eustachio; Mazhar, Muhammad Usman; Mazutti, Janaina; Gatto, Andrea; Etxano, Iker; Kounani, Aristea; Aina, Yusuf; Viota, MariaBackground: Universities have significant carbon emissions impact and face pressure to cut their operational carbon emissions around the world. This leads to growing interest of the academic and practice community in effective pathways for carbon reduction within higher education. In this context, the aim of the research is to investigate the strategies for decarbonising university operations and challenges being faced. Drawing from a mixed-method approach, a review of case studies, and a survey involving Higher Education Institutions (HEIs) in nearly 40 countries, it explores the interconnectedness of awareness, cultural and political dimensions, internal institutional structures, and technical approaches in achieving decarbonisation goals. Results: The findings underscore awareness initiatives that enhance understanding of decarbonisation among educators and students in universities, and communities. The case studies as a review of experiences from diverse geographical regions illustrate varying strategies for carbon emissions reduction in HEIs, underscoring the adaptability of decarbonisation efforts across contexts. Additionally, cultural and political factors emerge as key determinants, requiring tailored strategies to navigate diverse contexts and garner public support. Finally, institutional structures, including financial constraints and regulatory barriers, and ageing infraestructure are identified as key barriers to effective decarbonisation efforts. Conclusions: The novelty of the paper resides on the fact that it highlights the need for integrating decarbonisation goals into institutional governance and planning mechanisms is essential for achieving long-term goal of net zero carbon and aligning with the global UN Sustainable Development Goals (SDGs). The study advocates for a holistic approach that considers social, economic, environmental and institutional dimensions in advancing decarbonisation within HEIs, rather than treating emissions as a purely technical issue. The effectiveness of decarbonisation measures is dependent on breaking down chronic structural and financial factors in the implementation, and is substantially supported by institutional practices that promote the engagement of all stakeholders and an open, transparent measurement of its impact. By addressing barriers, HEIs can pave the way for a sustainable and low carbon future while serving as catalysts for broader societal change.
- Dinner is served: how climate change interferes with olive oil productionPublication . Leal Filho, Walter; Luetz, Johannes; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Nagy, GustavoThe Mediterranean region accounts for nearly 95% of global olive oil production. However, climate change - manifesting in intensified heatwaves, prolonged droughts, and increased pest prevalence - is undermining both the quantity and quality of yields. These disruptions threaten the livelihoods of rural producers and destabilize international markets. This article examines the complexities facing growers and outlines targeted mitigation strategies, highlighting the broader implications of climate change for a staple commodity relied upon daily by millions around the world. The analysis highlights interconnected climate impacts on agriculture, trade, and gastronomy, and identifies opportunities to enhance resilience through policy, agronomic innovation, and sustainable practices. It advances an integrated approach to Mediterranean food sustainability, linking agricultural adaptation with culinary heritage.
- Editorial: Global excellence in sustainability – EuropePublication . Dinis, Maria Alzira Pimenta; Süßbauer, Elisabeth; Kalogeras, Nikos; Sylvia, LorekEditorial on the Research Topic Global Excellence in Sustainability: Europe.
- Evaluating the role of digital technologies in enhancing warehouse efficiencyPublication . Perkumienė, Dalia; Samuolaitis, Mindaugas; Hasanov, Jamil; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Safaa, Larbi; Leal Filho, Walter; Perkumienė, Dalia; Dinis, Maria Alzira PimentaThis article evaluates the role of digital technologies in enhancing warehouse efficiency, using Amazon as a case study. Over the past few years, the corporation has been using its new technology capabilities to create digital solutions that increase operational efficiency. Digital technology offers significant advantages in areas including accuracy, productivity, information sharing, and inventory control. Therefore, the study’s primary goal is to assess the digitalization solutions that enhance Amazon’s warehouse operations. For this work, a qualitative research methodology was employed, and data was gathered via SWOT analysis and semi-structured interviews. Seven Amazon employees involved in warehouse operations participated in the study. Warehouse management systems (WMS), RFID technology, Internet of Things (IoT)-enabled sensors, robotics (such Kiva robots), machine learning, and cloud platforms are some of the important digital tools utilized in Amazon’s warehouse operations. The implementation of these technologies led to a 99% increase in inventory accuracy, a 60% reduction in error rates, a 30% decrease in labor dependency, and a 25% reduction in order picking time. In addition, online data tracking was enhanced, particularly using RFID and IoT tools, which increased decision-making speed and accuracy. Staff training issues, incompatibility with outdated systems, and brief technological hiccups were among the obstacles to digitization. However, the total advantages of modernizing an organization and integrating new technology into its structure outweigh all of these, according to research participants. Under headings like artificial intelligence and machine learning, the reviewers claim that the digitization process has significantly improved a company’s warehouse operations.
- Is carbon dioxide removal in the Arctic region really feasible?Publication . Leal Filho, Walter; Luetz, Johannes; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Hunt, Julian; Nagy, GustavoThe Arctic region, warming at nearly four times the global average rate, is both an important carbon sink and a potential source of greenhouse gas emissions, especially due to thawing permafrost. Carbon dioxide removal (CDR) is increasingly recognised as a necessary measure to support global efforts to reduce emissions. This article examines whether, and under what conditions, large-scale CDR deployment in the Arctic is practically feasible. It also discusses the challenges associated with it. We synthesise peer-reviewed evidence on the performance of key CDR approaches relevant to high-latitude environments, including nature-based solutions (NbS), e.g. peatland restoration, blue carbon protection and afforestation, as well as enhanced rock weathering (ERW), ocean alkalinity enhancement (OAE) and direct air carbon capture and storage (DACCS). Across these approaches, the feasibility is constrained by permafrost dynamics, hydrology, ecological sensitivity, energy availability, monitoring and verification, and governance. Whereas some CDR methods offer potential climate benefits, most are characterised by considerable uncertainty and context-dependent trade-offs. None currently demonstrates unequivocal feasibility at scale under Arctic conditions. Beyond these technical and ecological constraints, we identify four clusters of socio-political barriers that further complicate Arctic CDR: governance fragmentation, geopolitical tensions, inadequate regulatory mechanisms, and uneven global deployment. A comparative assessment suggests that peatland restoration and blue carbon protection are the most immediately actionable options, whereas DACCS and OAE would require substantial new infrastructure and energy investment. The study concludes by outlining targeted policy and research priorities to address existing technological, ecological, and governance challenges, and to situate Arctic CDR within broader mitigation strategies without risking over-reliance or mitigation deterrence. The novelty of this paper lies in its analysis of the multiple variables that influence the viability of CDR. Overall, Arctic CDR appears technically possible but remains highly constrained, with its feasibility contingent on meeting stringent operational conditions, robust governance, and continued emissions reductions elsewhere.