Contribution to the development of mathematical programming tools to assist decision-making in sustainability problems

Resum

L'activitat humana està excedint la capacitat de resposta de la Terra, el que pot tenir implicacions perjudicials per al futur benestar humà i del medi ambient. Sens dubte, severs canvis estructurals seran necessaris, el que exigeix prendre solucions eficaces davant els problemes emergents de sostenibilitat. En aquest context, aquesta tesi es centra en dues transformacions clau per re-connectar el desenvolupament humà amb el progrés sostenible: la "seguretat alimentària sostenible", desacoblant la intensificació agrícola de l'ús insostenible dels recursos; i el "model energètic sostenible", donant suport al canvi cap a una economia respectuosa amb el medi ambient. El marc metodològic consisteix a abordar diferents problemes mitjançant el desenvolupament d'eines sistemàtiques de programació matemàtica amb l'objectiu de donar suport a la presa de decisions i la formulació de polítiques conduents a la consecució del desenvolupament sostenible. Aquesta tesi doctoral inclou quatre contribucions principals en forma d'eines de decisió i suport de polítiques prou flexibles com per abordar diferents casos d'estudi. En primer lloc, es proposa una eina multiobjectiu per assignar àrees de cultiu considerant simultàniament criteris productius i mediambientals. En segon lloc, es proposa un model multiperíode per determinar plans de cultiu òptims i subsidis efectius per tal de promoure pràctiques agrícoles sostenibles. En tercer lloc, es proposa una metodologia per a analitzar la sostenibilitat que permet avaluar sistemes muticriteri i proporciona potencials millores d'acord amb els principis de la sostenibilitat. En quart lloc, es proposa un nou enfocament basat en l'optimització d'accions cooperatives amb l'objectiu de promoure i enfortir la cooperació internacional en la lluita contra el canvi climàtic La informació derivada de la investigació, com la presentada en aquesta tesi, pot tenir un paper fonamental en la transició cap a una nova era en la qual l'economia, la societat i el medi ambient coexisteixin com a pilars clau del desenvolupament sostenible.