Prospects for a Methodological Approach toward a Sustainable Campus - A case study

Abstract

Despite the growing interest in addressing global environmental challenges, Higher Education Institutions (HEIs) frequently struggle between the urgency to advance toward more sustainable campuses and the natural slow pace of their transformation. An exemplary case is the University of Coimbra under study in this research. Although considered one of the most sustainable universities by the good results reached in international rankings, this institution is struggling to achieve its goal of carbon neutrality by 2030.This thesis seeks to investigate what is behind the difficulties in incorporating sustainability principles into this institution’s campuses, particularly in the areas of Energy and Buildings. With such understanding, a strategy to move forward and help the University to achieve its planned environmental goals is outlined.To this end, two research phases were performed. In the first phase, a comprehensive set of empirical-based scientific literature reviews, comprised of three steps: a) a critical review of the implemented actions and initiatives in university campuses worldwide; b) an investigation of the extent to which the success of initiatives is related to campuses characteristics, particularly to their dimension; c) an understanding of reported ineffective or less successful sustainability actions on campus and discussion of the causes of such results.In the second phase, a characterization of the University was carried out through a mixed-methods approach: a) a content analysis surveyed the status of approaching sustainability and implementing energy and building actions on campuses; b) semi-structured interviews were performed with all the key elements of the academic community to map the decision-making process and understand how strategies in the areas of Energy and Buildings on campus are implemented and what challenges are faced along the way; c) finally, the results of a questionnaire applied to the overall community provide an understanding of how individuals perceive institutional incorporation of sustainability in the University’s activities. Results of the first phase show that: a) the increase in energy generation on campus and the decrease of energy consumption in buildings are the leading strategies adopted worldwide, however, with limited information on their impact; b) there is a tendency for small campuses to present better results on the feasibility of actions through higher rates of energy generation on campuses and of energy consumption decrease; large ones present diverse impacts, whose success is dependent of a combination of strategies; c) common potential triggering factors for the unsuccess identified are technical, economic, climatic and behavioral. A common outcome of these reviews highlights the need for more empirically based studies, as the dissemination and monitoring of the impacts of key actions publicized as good practices are missing.Results of the second phase show that: a) despite the efforts and commitment to assuring sustainability as a strategic pillar, the University presents low accomplishment rates of concrete planned actions on campuses and a fluctuation in electricity consumption throughout the last decade without a clear decrease nor a significant contribution from renewable energy generation, suggesting a potential for improvement and investigation; b) interviews revealed significant organizational constraints, such as the lack of internal cooperation and communication together with rigid procedures, are undermining energy and buildings practices on campus, previously misconceived as financial or technical barriers; c) questionnaire showed that the academic community is unaware of institutional actions due to a sense of lack of communication and involvement.Despite the existence of literature discussing organizational barriers, the extent to which they may interfere in the technical performance of energy-efficient systems and buildings is a novel disclosure. To help overcome the identified difficulties, a methodological approach particularly focused on the implementation of energy and buildings sustainability actions on campuses is proposed. Based on the underlying principles of Building Information Modelling (BIM) as a work methodology for improving simultaneously organizational and technical shortcomings, this work paves the way for future research on the feasibility and validation of adapting such methodology and its own rules to the selection of the most appropriate approaches to achieve carbon neutrality in the University’s campuses, potentially enlarging the approach to other HEIs with similar contexts.This thesis debates the consequences and challenges of embedding sustainability through isolated technical solutions without an integrated strategy or organizational culture. And it shows how unveiling specific problems that need to be overcome may support the construction of adequate internal policies and strategies.

Apesar do crescente interesse em enfrentar os desafios ambientais globais, as Instituições de Ensino Superior (IES) frequentemente debatem-se entre a urgência de avançar em direção a campi mais sustentáveis e a morosidade da sua transformação. Um caso exemplar é a Universidade de Coimbra em estudo nesta investigação. Embora considerada uma das universidades mais sustentáveis pelos bons resultados alcançados em rankings internacionais, esta instituição enfrenta dificuldades em atingir a sua meta de neutralidade carbónica até 2030.Esta tese procura investigar o que está por detrás da complexidade em incorporar princípios de sustentabilidade nos campi desta instituição, particularmente nas áreas da Energia e dos Edifícios. Com tal entendimento, traça-se uma estratégia para alavancar e ajudar a Universidade a atingir os objetivos ambientais que planeou.Para tal, foram realizadas duas fases de investigação. Na primeira fase, um conjunto abrangente de revisões de literatura científica de base empírica, composto por três etapas: a) uma revisão crítica das ações e iniciativas implementadas em campi universitários a nível mundial; b) uma investigação sobre a possível relação entre o sucesso das iniciativas e as características dos campi, em particular a sua dimensão; c) uma compreensão das ações de sustentabilidade no campus relatadas na literatura como ineficazes ou menos bem-sucedidas e discussão das causas de tais resultados.Na segunda fase, foi realizada uma caracterização da Universidade através de uma abordagem de métodos mistos: a) uma análise de conteúdo levantou o estado de aproximação à sustentabilidade e de implementação de ações nos campi nas áreas da energia e dos edifícios; b) foram realizadas entrevistas semiestruturadas a todos os elementos-chave da comunidade académica para mapear o processo de tomada de decisão e perceber como são implementadas as estratégias nas áreas da energia e edifícios no campus e quais os desafios enfrentados ao longo do caminho; c) por fim, os resultados de um questionário aplicado a toda a comunidade académica fornecem uma compreensão de como os seus membros percecionam a incorporação institucional da sustentabilidade nas atividades da Universidade.Os resultados da primeira fase mostram que: a) o aumento da geração de energia no campus e a diminuição do consumo de energia nos edifícios são as principais estratégias adotadas mundialmente, no entanto, com informações limitadas sobre seus impactos; b) há uma tendência de campi pequenos apresentarem melhores resultados na viabilização de ações através de maiores taxas de geração de energia nos campi e de redução do consumo de energia; campi maiores apresentam impactos diversos, cujo sucesso depende de uma combinação de estratégias; c) os potenciais fatores comuns desencadeantes de insucesso identificados são técnicos, económicos, climáticos e comportamentais. Uma conclusão comum destas análises destaca a necessidade de mais estudos com base empírica, uma vez que falta disseminação e a monitorização dos impactos das principais ações divulgadas como boas práticas.Os resultados da segunda fase mostram que: a) apesar dos esforços e empenho em assegurar a sustentabilidade como pilar estratégico, a Universidade apresenta baixos índices de cumprimento de ações concretas planeadas nos campi e uma oscilação no consumo de energia elétrica ao longo da última década, sem uma clara diminuição nem uma contribuição significativa da geração de energia renovável, sugerindo um potencial de melhoria e de investigação; b) as entrevistas revelaram constrangimentos organizacionais significativos, tais como a falta de cooperação e comunicação interna juntamente com procedimentos rígidos, que estão a comprometer as ações na energia e nos edifícios no campus, anteriormente mal interpretadas como barreiras financeiras ou técnicas; c) o questionário mostrou que a comunidade académica desconhece as ações institucionais por falta de comunicação e de envolvimento.Apesar da existência de literatura que discute barreiras organizacionais, a magnitude da sua interferência no desempenho técnico de sistemas e edifícios energeticamente eficientes é uma revelação inédita. De forma a ultrapassar as dificuldades identificadas, é proposta uma abordagem metodológica particularmente focada na implementação de ações de sustentabilidade nas áreas da energia e dos edifícios. Baseada nos princípios subjacentes ao Building Information Modelling (BIM) como metodologia de trabalho para a melhoria simultânea de constrangimentos organizacionais e técnicos, este trabalho abre caminho a futuras investigações sobre a viabilidade e validação da adaptação desta metodologia e das suas próprias regras à seleção das abordagens mais adequadas para atingir a neutralidade carbónica nos campi da Universidade, potencialmente alargando a abordagem metodológica a outras IES com contextos semelhantes.