Developing a minimum viable digital carbon footprint calculator for higher education stakeholders

Climate change represents one of the most significant environmental challenges of our era, and surely it poses a threat to a habitable environment. The stable structure of the Earth's atmosphere has enabled the long-term survival of complex life forms. However, the escalating carbon footprint mostly driven by human activities poses a significant threat, fueling global temperature rise, destabilizing weather patterns. The World Health Organization (WHO) has estimated that approximately 250.000 deaths per year will occur between 2030 and 2050 because of climate change. To prevent these losses, sustainability efforts need to be increased on a global scale. Despite the objective of reducing the carbon footprint to mitigate the environmental impact of human activities through international agreements such as the Kyoto Protocol, the Paris Agreement, and the United Nations Sustainability Goals, it is evident that significant progress is still required. In parallel with these global challenges, the rapid digitalization of education has introduced new dimensions to environmental sustainability. The widespread adoption of digital technologies has transformed teaching and learning practices, leading to increased reliance on Information and Communication Technologies (ICT). However, this transformation also comes with hidden environmental costs: greater dependence on electronic devices, higher energy consumption, and a growing burden of data transmission and storage, all of which contribute to the overall digital carbon footprint. While digitalization is often perceived as a low-carbon alternative to traditional education, its true environmental impact remains insufficiently understood. Therefore, integrating digital sustainability - the responsible and energy-efficient use of digital technologies - has become essential for achieving broader sustainability goals within the academic context. To address this need, this thesis develops a Digital Carbon Footprint Calculator designed to estimate the emissions generated by students during their university-related activities and to support the adoption of more sustainable behavioral choices. The tool aims not only to quantify emissions but also to foster environmental awareness and behavioral change. It was specifically developed for a comparative assessment across Italy, France, and the Netherlands, providing a data-driven foundation for promoting awareness and guiding action towards emission reduction within the academic context. The development of this thesis followed the Life Cycle Assessment (LCA) methodology and the Greenhouse Gas (GHG) Protocol framework, ensuring a structured and comprehensive approach to quantifying emissions. The calculator encompasses all student activities associated with the educational process, including transportation, ICT device usage, and electricity consumption. Primary data were obtained directly from students, reflecting their study routines, mobility habits, and digital behavior, while secondary data were sourced from the Ecoinvent 3.11 and ILCD databases to ensure consistency and comparability. A comparative analysis of calculator outputs for three students—who shared identical study hours and parameters but differed only by country (Italy, France, and the Netherlands)—revealed that variations were closely linked to national energy mixes and levels of digital maturity. In this sense, the research contributes to the broader field of digital sustainability by offering a transparent and replicable model that universities and students can use to better understand and reduce the environmental impact of academic life. Beyond its analytical function, the study serves as a practical tool for promoting awareness, supporting sustainable decision-making, and encouraging behavioral change among students and educational institutions.

Il cambiamento climatico rappresenta una delle sfide ambientali più significative della nostra epoca e costituisce, senza dubbio, una minaccia per la vivibilità del pianeta. La stabilità della struttura atmosferica terrestre ha permesso la sopravvivenza a lungo termine di forme di vita complesse. Tuttavia, l’impronta di carbonio in continuo aumento, dovuta principalmente alle attività umane, rappresenta una seria minaccia: alimenta l’incremento delle temperature globali e destabilizza i modelli climatici. L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) stima che, tra il 2030 e il 2050, i cambiamenti climatici causeranno circa 250.000 decessi all’anno. Per prevenire tali perdite, è necessario intensificare gli sforzi di sostenibilità su scala globale. Nonostante gli obiettivi fissati dagli accordi internazionali – come il Protocollo di Kyoto, l’Accordo di Parigi e gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite – mirino a ridurre l’impatto ambientale delle attività umane attraverso la diminuzione dell’impronta di carbonio, è evidente che sono ancora necessari progressi significativi. Parallelamente a queste sfide globali, la rapida digitalizzazione dell’istruzione ha introdotto nuove dimensioni nel campo della sostenibilità ambientale. La diffusione delle tecnologie digitali ha trasformato i metodi di insegnamento e apprendimento, aumentando la dipendenza dalle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT). Tuttavia, questa trasformazione comporta anche costi ambientali nascosti: una maggiore dipendenza dai dispositivi elettronici, un più alto consumo energetico e un carico crescente di trasmissione e archiviazione dei dati, che contribuiscono tutti all’impronta di carbonio digitale complessiva. Sebbene la digitalizzazione sia spesso percepita come un’alternativa a basse emissioni rispetto all’istruzione tradizionale, il suo reale impatto ambientale rimane poco compreso. Pertanto, integrare la sostenibilità digitale – ovvero un uso responsabile ed efficiente delle tecnologie digitali – è diventato essenziale per raggiungere obiettivi di sostenibilità più ampi nel contesto accademico. Per rispondere a questa esigenza, la presente tesi sviluppa un Digital Carbon Footprint Calculator, progettato per stimare le emissioni generate dagli studenti durante le loro attività universitarie e per supportare l’adozione di comportamenti più sostenibili. Lo strumento mira non solo a quantificare le emissioni, ma anche a promuovere la consapevolezza ambientale e il cambiamento comportamentale. È stato specificamente sviluppato per un’analisi comparativa tra Italia, Francia e Paesi Bassi, fornendo una base di dati utile per promuovere la consapevolezza e guidare azioni concrete di riduzione delle emissioni nel contesto accademico. Lo sviluppo di questa tesi ha seguito la metodologia del Life Cycle Assessment (LCA) e il quadro di riferimento del GHG Protocol, garantendo un approccio strutturato e completo alla quantificazione delle emissioni. Il calcolatore comprende tutte le attività degli studenti associate al processo educativo, tra cui i trasporti, l’uso dei dispositivi ICT e il consumo di elettricità. I dati primari sono stati raccolti direttamente dagli studenti, riflettendo le loro abitudini di studio, mobilità e comportamento digitale, mentre i dati secondari provengono dai database Ecoinvent 3.11 e ILCD, assicurando coerenza e comparabilità. Un’analisi comparativa dei risultati del calcolatore per tre studenti – che condividevano le stesse ore di studio e gli stessi parametri, differendo solo per paese (Italia, Francia e Paesi Bassi) – ha rivelato che le variazioni erano strettamente legate ai mix energetici nazionali e ai livelli di maturità digitale. In questo senso, la ricerca contribuisce al più ampio campo della sostenibilità digitale offrendo un modello trasparente e replicabile che università e studenti possono utilizzare per comprendere e ridurre l’impatto ambientale della vita accademica. Oltre alla sua funzione analitica, lo studio si propone come strumento pratico per promuovere la consapevolezza, sostenere le decisioni sostenibili e incoraggiare il cambiamento comportamentale tra studenti e istituzioni educative.