Integrated assessment model of the international maritime sector

At around 2 % of global CO2 emissions, the current share of shipping emissions may increase to around 17% of the total CO2 emitted. This in spite of the regulations of the International Maritime Organization (IMO) and is mainly driven by increasing demand for shipping and emissions reduction from other sectors. The IMO is constantly pressured to provide a roadmap for lowering GHG emissions, compliant with what was agreed in the Paris Agreement. A more comprehensive understanding of the potential evolution of the maritime sector, and subsequent emissions up to 2050, is needed to inform decision-makers on how and when to apply measures to reduce GHGs levels. Literature at present lacks an all-encompassing study that assesses the impacts of market trends, emissions reduction targets and fleet evolution. To this purpose, this thesis estimates the greenhouse gas reduction potentials of low-carbon fuels applied to the maritime sector, interfaced in an Integrated Assessment Model with constraints imposed by a growing market. Results show that low-carbon fuels alone can only deliver a reduction of CO2 emissions per unit freight transported of 1.3 to 2 times, which is not enough to meet the 50% cut of CO2 eq levels in 2050 requested by IMO. Here a robust and intuitive method is developed, able to test the potential of any technical and operational abatement possibilities, beyond the specific technologies selected in this thesis. Moreover, it is exportable to other transport modes, constituting a novel piece of literature for the assessment of sustainable mobility measures.

Con circa il 2% delle emissioni globali di CO2, la quota attuale delle emissioni del settore navale può aumentare fino a circa il 17% delle del totale di CO2 emessa. Questo nonostante le norme dell'Organizzazione Marittima Internazionale (IMO), e dovuto principalmente all'aumento della domanda di trasporto marittimo e alla progressiva riduzione delle emissioni di gas serra da parte di altri settori dopo l'accordo di Parigi. L'IMO è costantemente sotto pressione per fornire una tabella di marcia per la riduzione delle emissioni di gas serra. Una comprensione più completa della potenziale evoluzione del settore marittimo, e delle conseguenti emissioni fino al 2050, è necessaria per informare i decision maker su come e quando applicare misure di riduzione delle stesse. L’International Chamber of Shipping (Ics) ha di recente affermato che mal direzionando gli investimenti nella sfida al cambiamento climatico l’industria navale rischia di schiantarsi contro un “iceberg finanziario”. Attualmente la letteratura non dispone di uno studio completo che valuti l'impatto delle tendenze del mercato, degli obiettivi di riduzione dei gas climalteranti e dell'evoluzione della flotta. A tal fine, questa tesi stima le potenzialità di riduzione dei gas serra dei combustibili a basso contenuto di carbonio applicati al settore marittimo, interfacciate in un Modello di Valutazione Integrata con i vincoli imposti da un mercato in crescita. I risultati mostrano che i combustibili a basso contenuto di carbonio da soli possono fornire una riduzione delle emissioni di CO2 per unità di carico trasportato da 1.3 a 2 volte, non sufficiente a soddisfare la riduzione del 50% delle emissioni complessive richieste da IMO nel 2050. Viene qui fornito un metodo robusto e intuitivo per testare il potenziale di futuri metodi di abbattimento tecnico o operativo, svincolato dall’utilizzo specifico che ne è stato fatto in questa tesi. Esso inoltre è esportabile ad altre modalità di trasporto, e costituisce un avanzamento rispetto alla letteratura esistente nella valutazione di misure di mobilità sostenibile.