Analysis of the socioeconomic metabolism of nations: methods and applications

Sónia Martins da Cunha

Key information

Authors:

Sónia Martins da Cunha (Sónia Martins da Cunha)

Supervisors:

Paulo Manuel Cadete Ferrão (Paulo Manuel Cadete Ferrão)

Published in

05/30/2022

Abstract

Os materiais fornecem serviços vitais para o bem-estar humano, no entanto há inúmeros impactos ambientais associados à sua utilização. A falta de evidência de que o crescimento económico se esteja a dissociar da utilização de recursos é motivo de preocupação e exige que se melhore o conhecimento sobre o papel dos fluxos de materiais no metabolismo socioeconómico (SEM). Esta tese propõe duas metodologias, que quando integradas, podem ser aplicadas para a analise detalhada do SEM de múltiplos países num determinado período de tempo. O primeiro método, que foi implementado num programa Python, descreve uma forma inovadora de quantificar tabelas “input-output” da economia, em unidade físicas, com base em dados oficiais e respeitando os balanços de massa. Os resultados quantificam os fluxos mássicos do SEM para 37 sectores e 17 materiais. A segunda metodologia proposta está organizada em 4 passos para a análise do SEM, integrando a análise da estrutura e fluxos do SEM. A aplicação destas metodologias é demonstrada por dois casos de estudo. O primeiro caso de estudo analisa as mudanças no SEM durante as transições económica que Portugal atravessou entre 1995 e 2017 e a crise económica de 2007-2008. A aplicação dos métodos ao estudo detalhado de uma economia permite identificar quias foram as mudanças no SEM e a relação entre elas e a transição económica do país. O segundo caso de estudo compara o SEM de quatro países europeus caracterizados por diferentes níveis de extração doméstica, de importação de materiais e de produto interno bruto per capita. O caso de estudo demonstra a plicação do método numa analise comparativa e identifica fatores que influenciam a relação entre o crescimento económico e o input de materias. Esta tese contribui com o desenvolvimento de metodologias pioneiras para o estudo detalhado do SEM de vários países, ajudando a compreender as suas dinâmicas e usando essa informação para fundamentar o desenvolvimento de políticas e iniciativas para a promoção de um futuro mais sustentável. Material resources are vital for human well-being and development, yet they are also associated with severe environmental impacts. The lack of evidence of decoupling resource use from economic growth is cause for concern and calls for a more detailed understanding of material use and its implication on socioeconomic metabolism (SEM). This thesis proposes two methodologies that, when integrated, can be used for a detailed analysis of the SEM of multiple countries over a time period. The first methodology was implemented as a Python program and describes an innovative process for calculating Physical Input-Output tables (PIOTs) based on official data and the mass balance principle. Its results quantify the flows into, out of, and within 37 economic sectors for 17 different materials. The second methodology consists of a 4- step framework for the analysis of the SEM. The first two steps of this framework are based on Economy-Wide Material Flow Accounting. The third and fourth steps integrate the data from the PIOTs with monetary data to explore the economic structure and the physical and monetary flows of the SEM. The two methodologies are showcased in two case studies. The first case study provides insights into material use and economic growth dynamics by quantifying the socioeconomic flows associated with the structural changes that affected the Portuguese economy between 1995 and 2017. The second case study compares the SEM and development of four European countries characterized by different levels of domestic material input and gross domestic product per capita. The results identify the various factors associated with the different resource productivity values and decoupling levels between the economies. The work described in this thesis contributes with novel methodologies that, when integrated, can be used to study the SEM of multiple countries in detail. Understanding the SEM dynamics is crucial for creating policies and initiatives that will lead to a more sustainable economic development.