A comparative LCA evaluation framework for air pollutant and GHG emissions of private and shared cars

The transport sector is one of the most responsible for global warming, in fact, 22% of global energy-related CO2 emissions are associated with this sector, among which 71.6% are attributable to road transport. For this reason, to reach the decarbonisation target set by 2050 at European level, several options have been investigated. In this context sharing mobility, with a focus on carsharing, could play a primary role in the achievement of the carbon reduction set objective also providing a substantial contribution to the increase of the welfare of the population, by reducing the environmental impact related to air pollutants emissions, harmful to human health. To understand if carsharing represents a way to reduce these emissions, in this thesis work a comparative framework with respect to private mobility which evaluates different factors such as CO2eq, NOx, SO2 and PM in all the stages of the lifecycle of a car, adopting a cradle-to-grave approach is developed. This thesis is based on a solid literature analysis aimed at understanding the current state of the art regarding sharing mobility and all the related LCA aspects. To have a complete overview, articles concerning LCA of sharing mobility have been deeply analysed. Moving from the literature analysis a comparative model which evaluates the above-mentioned factors for private and shared cars in different scenarios is set up. The scenarios analysed want to quantify the environmental impacts considering, on one hand, the time axes with a timeframe from 2020 to 2030 and, on the other hand, the size axes considering both single vehicle and fleet perspective. Moreover, a sensitivity analysis has been carried out to understand the effect of the variation of selected relevant parameters and the same time the robustness of the results. By introducing carsharing vehicles there is an effective reduction of the circulating fleet and a decrease in the emission factors. Considering the transition to BEVs, even though this reduction is even emphasised in the Use phase, it could be unbalanced by a substantial growth in upstream phases, such as Material Extraction and Manufacturing&Assembly, especially as regards air pollutants. In the light of both the result and the sensitivity analysis it is possible to conclude that carsharing represents one of the options which must be evaluated for the reduction of emissions in the road transportation sector, but at the same time it is fraught with problems that must be evaluated before for its large-scale implementation.

Il settore dei trasporti è uno dei maggiori responsabili del surriscaldamento globale, infatti, il 22% delle emissioni complessive di CO2 legate all'energia sono associate proprio a questo settore, di cui il 71,6% è attribuibile al trasporto su strada. Perciò, per raggiungere l'obiettivo di decarbonizzazione fissato entro il 2050 a livello europeo, sono state studiate diverse opzioni. Tra queste, la mobilità condivisa, con particolare attenzione al carsharing, potrebbe svolgere un ruolo primario nel raggiungimento dell'obiettivo di riduzione delle emissioni di carbonio, fornendo anche un contributo sostanziale all'aumento del benessere della popolazione, riducendo l'impatto ambientale legato alle emissioni di inquinanti atmosferici, dannosi per la salute umana. Per capire se il carsharing rappresenti realmente un modo per ridurre queste emissioni, in questo lavoro di tesi viene sviluppato un framework comparativo rispetto alla mobilità privata che valuta diversi fattori come CO2eq, NOx, SO2 e PM in tutte le fasi del ciclo di vita di un'auto, adottando un approccio “dalla culla alla tomba”. Questa tesi si basa su una solida analisi della letteratura volta a comprendere l'attuale stato dell'arte della sharing mobility e di tutti gli aspetti riguardanti l’analisi del ciclo di vita. Per avere una visione completa, sono stati analizzati a fondo gli articoli riguardanti il ciclo di vita della sharing mobility. Partendo dall'analisi della letteratura, è stato creato un modello comparativo che valuta i fattori sopra citati sia per le auto private che condivise in diversi scenari. Questi ultimi vogliono quantificare gli impatti ambientali vagliando, da un lato, l’asse temporale dal 2020 al 2030 e, dall'altro, l’asse dimensionale considerando sia il singolo veicolo che l’intera flotta. Inoltre, è stata condotta un'analisi di sensibilità per comprendere l'effetto della variazione di alcuni parametri e allo stesso tempo valutare la robustezza dei risultati. L'introduzione di auto in sharing comporta un'effettiva riduzione della flotta privata circolante e una diminuzione dei fattori di emissione. Considerando la transizione ai veicoli elettrici, sebbene la riduzione sia significativa nella fase di utilizzo, potrebbe essere sbilanciata da un incremento sostanziale nelle fasi a monte, come l'estrazione dei materiali, la produzione e l'assemblaggio, in particolare per gli inquinanti atmosferici. Alla luce dei risultati e dell'analisi di sensibilità, è possibile concludere che il carsharing rappresenta una delle opzioni da valutare per la riduzione delle emissioni nel settore del trasporto su strada, ma allo stesso tempo comporta problemi che devono essere valutati prima della sua implementazione su larga scala.