POLITesi - Archivio digitale delle tesi di laurea e di dottorato (Politecnico di Milano)
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Crowdfunding and the internationalization of SMEs: strategic tools and growth paths
No full textLAUREA MAGISTRALENegli ultimi anni, il crowdfunding si è affermato come uno strumento innovativo di finanziamento per le imprese, in particolare per le startup e le PMI, attirando l’attenzione crescente della letteratura accademica. Oltre alla funzione primaria di raccolta di capitale, alcuni studi hanno iniziato a ipotizzare che il crowdfunding possa influenzare anche altri aspetti strategici dell’impresa, tra cui la propensione all’internazionalizzazione. Tuttavia, il legame tra queste due dimensioni rimane ancora parzialmente inesplorato.
Obiettivo di questa tesi è analizzare in che misura la presenza investitori internazionali all’interno di una campagna di crowdfunding possa costituire un fattore associato alla successiva internazionalizzazione dell’impresa proponente. A tal fine, è stato costruito un dataset contenente imprese che hanno effettuato una campagna di crowdfunding, suddivise in due gruppi: quelle che hanno attratto almeno un finanziatore straniero e quelle che hanno avuto un bacino di investitori esclusivamente domestico.
Per rappresentare in modo oggettivo il comportamento internazionale delle imprese, si è scelto di considerare la presenza di brevetti e marchi registrati presso uffici europei e statunitensi. L’analisi dei dati è stata condotta utilizzando i software AIDA, per l’estrazione delle informazioni finanziarie e anagrafiche delle imprese, e STATA, per l’elaborazione statistica e la stima dei modelli econometrici. Le stime Difference-in-Differences effettuate mostrano una correlazione positiva e significativa tra la presenza di investitori internazionali e l’adozione di strumenti di proprietà intellettuale in contesti esteri.
I risultati suggeriscono che il crowdfunding non si limita a fornire capitale, ma può anche agire come fattore abilitante della visibilità e della credibilità internazionale delle imprese, incentivandole a intraprendere percorsi di crescita oltre confine. La tesi contribuisce così ad ampliare il campo di studio sugli effetti indiretti del crowdfunding e fornisce indicazioni utili per imprenditori, investitori e policy maker interessati a sostenere l’internazionalizzazione dell’innovazione.In recent years, crowdfunding has established itself as an innovative financing tool for businesses, particularly start-ups and SMEs, attracting growing attention in academic literature. In addition to its primary function of raising capital, some studies have begun to hypothesise that crowdfunding may also influence other strategic aspects of the business, including its propensity for internationalisation. However, the link between these two dimensions remains largely unexplored.
The aim of this thesis is to analyse the extent to which the presence of international backers in a crowdfunding campaign can be a factor associated with the subsequent internationalisation of the proposing company. To this end, a dataset was constructed containing companies that have carried out a crowdfunding campaign, divided into two groups: those that attracted at least one foreign backer and those that had an exclusively domestic pool of backers.
In order to objectively represent the international behaviour of companies, we chose to consider the presence of patents and trademarks registered with European and US offices. The data analysis was conducted using AIDA software to extract financial and personal information about companies, and STATA software for statistical processing and econometric model estimation. The Difference-in-Differences estimations performed show a positive and significant correlation between the presence of international backers and the adoption of intellectual property tools in foreign contexts.
The results suggest that crowdfunding is not limited to providing capital but can also act as an enabler of international visibility and credibility for companies, encouraging them to pursue growth opportunities beyond their borders. The thesis thus contributes to broadening the field of study on the indirect effects of crowdfunding and provides useful guidance for entrepreneurs, investors and policy makers interested in supporting the internationalisation of innovation
Automated pipeline for deriving analysis-ready Sentinel-1 SAR backscatter and coherence products applied to wildfire monitoring
No full textLAUREA MAGISTRALEIn questo lavoro di tesi, è stata sviluppata una pipeline automatizzata per generare
prodotti di retrodiffusione (backscatter) e di coerenza interferometrica da dati Sentinel-1
Synthetic Aperture Radar (SAR). Il workflow automatico riduce il lavoro dedicato alla
scelta e dell’elaborazione di immagini SLC tramite operatori di SNAP e script Python e
genera immagini di backscatterγ0 geocodificate (VH, VV) e immagini di coerenza adatte
all’analisi multi-temporale. Le elaborazioni implementate nel workflow per la stima della
retrodiffusione includono l’affinamento delle orbite, la rimozione del rumore termico, la cal
ibrazione radiometrica, il debursting TOPSAR, il multilooking, il filtraggio dello speckle
e la geocodifica; il processo interferometrico prevede la co-registrazione e la stima della
coerenza. La pipeline è stata quindi utilizzata per testare la capacità del SAR nel monitor
aggio degli incendi boschivi; sono stati selezionati due incendi boschivi avvenuti durante
l’estate del 2021 in Italia (Sardegna, Calabria). Per ciascun sito sono state processate im
magini S-1 prima e dopo l’evento per generare serie temporali di backscatter e coerenza
che sono state analizzate in funzione della severità del fuoco e del classi di copertura del
suolo. Sono state anche calcolate la differenza e il rapporto del backscatter prima e dopo
l’evento (∆VH, ∆VV, Radar Burn Ratio), e il Radar Vegetation Index (RVI e ∆RVI). I
valori di retrodiffusione sono stati analizzati con il test U di Mann–Whitney per valutare
le variazioni nel tempo e tra i livelli di severità. Sono state inoltre considerate le precip
itazioni per spiegare possibili variazioni di backscatter. I risultati in Sardegna mostrano
che il backscatter VH è più sensibile ai danni strutturali della vegetazione rispetto a VV,
evidenziando diminuzioni più marcate dopo l’incendio e per le classi di maggiore sever
ità. Anche i valori di coerenza diminuiscono subito dopo l’incendio sebbene nelle coppie
temporali successive abbiano mostrato una maggiore variabilità. L’analisi per copertura
del suolo ha evidenziato che alcune classi hanno risposte più pronunciate. Al contrario,
in Calabria le variazioni risultano meno pronunciate probabilmente dovute al fatto che la
maggior parte delle superficie bruciata è classificata con un basso livello di severità. La
pipeline si è dimostrata un ottimo strumento per processare serie temporali di dati S-1
riducendo al minimo il lavoro manuale.A fully automated pipeline was created to produce Sentinel-1 Synthetic Aperture Radar
(SAR) backscatter and interferometric coherence products that are ready for time series
analysis. The pipeline was then used for testing SAR wildfire monitoring capacity. The
workflow streamlines the processes of data retrieval and preprocessing of SLC imagery by
using SNAP operations and Python scripts, resulting in geocoded γ0 backscatter (VH,
VV) and repeat-pass coherence that is appropriate for time-series analysis. This method
was applied to two Mediterranean wildfires occurred in 2021 (Sardinia, Calabria), Italy.
The processing steps for backscatter retrieval included refining orbit metadata, removing
thermal noise, calibrating radiometrically, TOPSAR debursting, multilooking, applying
speckle filtering, and geocoding the data; the interferometric process involved also co
registration and coherence estimation. Backscatter and coherence were analysed by burn
severity and land cover classes. Change metrics (such as ∆VH, ∆VV, Radar Burn Ratio,
Radar Vegetation Index and ∆RVI) were computed. Backscatter values were analyzed
using the Mann–Whitney U test to assess changes over time and across burn-severity
levels. Rainfall time series were included to associate possible moisture change effects
to the backscatter analysis. Results in Sardinia showed that VH backscatter was more
sensitive to structural vegetation damage compared to VV, displaying noticeable decrease
after the fire and larger effect sizes in higher severity classes. Coherence values declined
right after the fire and recovered in later image pairs. The analyses by land cover revealed
that certain classes exhibited stronger response, although sample size might have affected
the statistical tests. In contrast, results in Calabria show less pronounced variations
probably due to the lower burn severity. Overall, the pipeline minimizes manual work
and standardizes the processes of data retrieval and SAR preprocessing for multi-date
analysis
Industrial Alps: the steelmill vs cultural landscape in Borgo Valsugana
No full textLAUREA MAGISTRALELa regione alpina consiste in un vasto territorio situato al centro del continente europeo. Nel corso del tempo è stata teatro di numerosi cambiamenti culturali ed eventi storici importanti, come guerre e innovazioni infrastrutturali.
Comunemente vista come una terra dominata dalla natura, lontana dai centri urbani, con difficile accessibilità e un ambiente ostile, un carattere bucolico è sempre stato associato al suo immaginario.
In particolare fino al XIX secolo, quando la modernizzazione aprì la strada a nuovi cambiamenti e nuove esigenze, un paesaggio prima quasi intatto subì una trasformazione che lo avvicinò alla realtà delle grandi città. Dalle strutture turistiche ai nuovi mezzi di locomozione, questa nuova presenza dell’“urbano” lasciò un segno duraturo in questi luoghi che, se allora aveva uno scopo, oggi in molti casi ha già perso il suo significato.
Tenendo presente questo, riscoprire la vera essenza alpina in un mondo contemporaneo è fondamentale per riportare alla luce le qualità e le complessità che, per molto tempo, sono state date per scontate o trascurate negli ultimi due secoli. Comprendere quest’area come qualcosa di più di un semplice “servente momentaneo” della vita urbana, insieme alle nuove esigenze che espone, è cruciale per mantenere viva la cultura e i valori ambientali che essa possiede.
Il lavoro da svolgere consiste nell’elaborazione di un progetto di rigenerazione di un’area industriale di circa 32 ettari, destinata ad avere parte delle sue attività sospese dal governo entro il 2035. L’intenzione è che ci sia una completa risignificazione di quest’area, non solo nei vari possibili nuovi usi che può offrire, ma soprattutto nel suo rapporto con il resto della città e con il paesaggio.
Il sito di intervento si trova nella città di Borgo Valsugana, un borgo che appartiene alla regione del Trentino, in Italia. Non solo i dintorni immediati del sito influenzeranno le decisioni progettuali, ma anche la configurazione naturale e sociale della regione alpina avrà un ruolo centrale in questo aspetto.
In questo modo, si prevede una comprensione completa dei fenomeni che stanno avvenendo non solo in questa particolare località ma che si ripetono anche in altre aree alpine.
L’idea è che il lavoro si svolga in due fasi principali. Una prima di analisi e ricerca, focalizzata sull’esplorazione delle configurazioni della regione delle Alpi europee, per poi ridurre progressivamente la scala fino a raggiungere la città di Borgo Valsugana. E una seconda fase, dedicata al progetto e a tutti gli studi preliminari che costituiscono la base delle sue decisioni. Per la prima fase è previsto l’uso di mappe e testi al fine di stabilire le fondamenta di un’analisi completa della sua formazione storica in correlazione con il paesaggio naturale, così che tutte le informazioni acquisite possano sostenere la fase progettuale successiva.
Nella seconda fase del progetto, analisi più dettagliate e conclusioni sulle dinamiche della città e del sito di intervento dovranno guidare lo sviluppo del progetto che verrà elaborato successivamente.
È importante sottolineare che lo scopo finale di questo lavoro è quello di stabilire una nuova visione per quest’ampia area che attualmente si trova al margine della città, e di connetterla non solo con essa ma anche con il paesaggio naturale delle Alpi circostanti. In questo modo, renderla utile e migliorare la vita delle persone che vi abitano, sempre nel modo più armonioso possibile. Allo stesso tempo, tenendo presente tutti gli obiettivi dei futuri sviluppi di altre aree della città, già previsti dalla comunità e dal comune, poiché quando arriverà il momento di trasformare quest’area, cambiamenti significativi saranno già stati realizzati nel resto della città.The alpine region consists of a vast territory located at the center of the European continent. Through time it has been the stage of many cultural changes and important historical events, such as wars and infrastructural innovations for instance. Seen commonly as a land dominated by nature, far from the urban centers with a hard accessibility and harsh environment, a bucolic aspect has always been attached to its imagination. Especially up until the XIX century, when modernization made way so that new changes and demands were able to be established, and a shift on the before, almost untouched landscape brought it closer to the reality of bigger cities. From touristic facilities, to new ways of locomotion, this new presence of the “urban” left a longing mark on these places, which by that time had its purpose, but today, in many cases, have already lost its meaning. Having that in mind, rediscovering the Alpine true essence of a contemporary world is crucial to bring back the qualities and complexities that were, for a long time, taken for granted and miscounted since the last two centuries. Understanding this area as more than just a “momentary server” to urban life, along with the new demands it exposes is crucial to keep the culture and environmental values it possesses alive. The work to be carried out consists of the elaboration of a regeneration project of an Industrial area of approximately 32 hectares, which is about to have some of its activities suspended by the government until the year of 2035. The intention is that there is a complete resignification of this area, not only in the various possible new uses that it can offer, but mainly in its relationship with the rest of the city and landscape. The intervention site is located in the town of Borgo Valsugana, a village that belongs to the region of Trentino, Italy. Not only will the immediate surroundings of the site influence design decisions, but also the natural and social configuration of the Alpine region will have a main role in that aspect. In this way, it is expected that there will be a complete understanding of the phenomena that are occurring not only in this particular location but also repeating over in other alpine areas. The idea is that the work is carried out in two main phases. One analysis and research, focused on exploring the configurations of the region of the European Alps and then continuing to scale down until reaching the town of Borgo Valsugana itself. And a second phase, focused on the project and all the pre-studies referring to the basis of its decisions. For the first stage, the use of maps and texts is foreseen in order to establish the foundation of a complete analysis on its historical formation in co-relation to its natural landscape, so that all the information acquired aggregate and support the following design phase. In the second stage of the project, more detailed analysis and conclusions about the dynamics of the city and the intervention site should guide the course of the project that will be developed shortly thereafter. It is important to emphasize that the final purpose of this work is to establish a new vision for this extensive area that is currently on the edge of the city, and to make it connect not only with it but also with the natural landscape of the alps on its surrounding. That way making it useful and improving the lives of the people who live there, always in the most harmonious way possible. In the meanwhile, keeping in mind all the objectives of future developments for other areas of the city which have already been foreseen by the community andmunicipality, since when the time comes for this area to betransformed, significant changes will already have been made in the rest of the city
Synthesis of magnetic al-based metal-organic framework (Fe3O4@Al-MOF) for capture of PFAS in the treatment of wastewater
No full textLAUREA MAGISTRALEI framework metallo-organici magnetici a base di alluminio (Fe3O4@Al-MOFs) sono oggetto di studio come materiali adsorbenti avanzati per la rimozione dell’acido perfluoroottanoico (PFOA), una sostanza per- e polifluoroalchilica (PFAS) ampiamente rilevata nelle acque contaminate. In questo studio, forme microparticellari di MMOF sono state sintetizzate seguendo i principi della chimica verde, al fine di ridurre al minimo l’impatto ambientale.
La sintesi è stata condotta tramite metodi solvotermici e solvent-free, utilizzando tre differenti ligandi: acido tereftalico (H2BDC), acido ammino-tereftalico (NH2BDC) e acido tetrafluoro-tereftalico (F4BDC), in combinazione con solventi quali etanolo, acqua e DMF.
Le proprietà strutturali e chimiche dei materiali sono state confermate tramite PXRD per la cristallinità, SEM EDS e TEM per la morfologia e la distribuzione elementare, FTIR per i gruppi funzionali e BET per l’area superficiale. I risultati hanno confermato con successo la formazione dei materiali ibridi e la loro funzionalizzazione magnetica. Le prestazioni di adsorbimento sono state valutate mediante test a tempo fisso e cinetici, nonché attraverso esperimenti di adsorbimento–desorbimento su più cicli. Le analisi PXRD
e SEM post-ciclo sono state utilizzate per valutare la stabilità strutturale. I risultati hanno dimostrato che la sintesi solvotermica in etanolo, in particolare con H2BDC, ha prodotto l’adsorbente più promettente, raggiungendo un’efficienza di rimozione del PFOA pari al 99.8% in un singolo ciclo di adsorbimento da una concentrazione iniziale di PFOA di 108 μg/L. Nonostante la relativa bassa cristallinità, la porosità, l’area superficiale accessibile e i difetti giocano un ruolo critico nell’efficienza di adsorbimento. Inoltre, questo materiale ha mostrato una promettente riusabilità per dieci cicli di adsorbimento, sebbene sia stata
osservata una progressiva diminuzione delle prestazioni. È stata raggiunta un’efficienza di rigenerazione dell’82.9%, evidenziando la sua buona riusabilità e il potenziale per un recupero efficiente delle prestazioni di adsorbimento. Anche il campione fluorurato sintetizzato tramite un approccio privo di solventi ha dimostrato un’eccellente efficienza di adsorbimento (95.7%) ed è risultato essere il più sostenibile dal punto di vista ambientale tra i metodi testati. Al contrario, l’MMOF funzionalizzato con gruppi amminici in etanolo
ha mostrato prestazioni di adsorbimento inferiori (76.9%).
Questi risultati evidenziano l’importanza della scelta di solvente, legante e metodo di sintesi nella progettazione di MMOF per la rimozione dei PFAS. In particolare, le sintesi in etanolo offrono un approccio pratico e scalabile per applicazioni efficaci nel trattamento delle acque.Magnetic aluminum-based metal-organic frameworks (Fe3O4@Al-MOFs) are being explored as advanced adsorbent materials for the removal of perfluorooctanoic acid (PFOA), a widely detected per- and polyfluoroalkyl substance (PFAS) in contaminated water. In this study, microparticle forms of Magnetic metal-organic frameworks (MMOFs) were synthesized using green chemistry principles to minimize environmental impact. The synthesis was carried out via solvothermal and solvent-free methods, using three different
ligands: terephthalic acid (H2BDC), amino-terephthalic acid (NH2BDC), and tetrafluoroterephthalic
acid (F4BDC), in combination with solvents such as ethanol, water, and DMF. The structural and chemical properties of the materials were confirmed using PXRD for crystallinity, SEM-EDS and TEM for morphology and elemental distribution, FTIR-ATR for functional groups, and BET for surface area. The results confirmed the successful formation of the hybrid materials and their magnetic functionalization.
Adsorption performance was evaluated through fixed-time and kinetic tests, as well as multi-cycle adsorption–desorption experiments. Post-cycle PXRD and SEM analysis were used to assess structural stability. The results demonstrated that the ethanol-based solvothermal synthesis, particularly with H2BDC, yielded the most promising adsorbent, achieving a PFOA removal efficiency of 99.8% within a single adsorption cycle from a initial PFOA concentration of 108 μg/L. Despite its relatively low crystallinity, the porosity, accessible surface area, and defects play a critical role in adsorption efficiency. Furthermore, this material exhibited promising reusability over ten adsorption cycles, although a progressive decrease in performance was observed. A regeneration efficiency of 82.9% was achieved, highlighting its promising reusability and the potential for efficient recovery of adsorption performance. The fluorinated sample synthesized via a solvent-free approach also demonstrated excellent adsorption efficiency (95.7%) and was the most environmentally sustainable among the tested methods. In contrast, the amino-functionalized MMOF in ethanol showed lower adsorption performance (76.9%).
These findings underscore the importance of selecting the appropriate solvent, ligand, and synthesis route in designing MMOFs for PFAS remediation. In particular, ethanol-based syntheses offer a practical and scalable pathway for effective water treatment applications
Water and migration: the nexus between water availability for food and livestock production, hydroclimatic changes, and environmental migration
No full textDOTTORATOWater is an essential natural resource for establishing and sustaining life, ecosystems, and economic development on earth. Despite humankind's rapid development and technological achievements, millions still lack access to food, energy, and water, and climate change exacerbates the pressure on limited natural resources. As a result, water governance is increasingly recognized as a critical factor in mitigating human-water problems and their socio-political consequences, including forced migration. When water access and quality deteriorate due to mismanagement or inadequate governance, communities may face heightened displacement risks, particularly in regions already grappling with environmental stressors like droughts, water scarcity, and food insecurity. Our study in the following chapters explores the nexus between water resources availability for food and livestock production, hydroclimatic changes, and environmental migration through a socio-hydrological framework that could be used to inform future water governance approaches addressing complex, multilayered and multicausal human-water problems focusing on East Africa. Communities in East Africa have been quite resilient against changes in rainfall patterns. However, when these changes spread to activate exacerbating factors, a holistic view of environmental drivers and their regional interactions is necessary. Our study focused on the crop and livestock production sectors to understand how water limitations associated with drought, agricultural water scarcity, and the consequent food insecurity can relate to environmental migration patterns. The nexus between these indicators and environmental migrations in the region plays an important role in shaping the response of farmers and agropastoralist communities, which account for roughly 80% of the population, to either adapt to the changing environment or depart. Environmental threats to shelter, livelihoods, and food security are often considered push factors for intra-African human migration. Research in this field is often fragmented into a myriad of case studies on specific subregions or events, thus preventing a more comprehensive understanding of the phenomenon. Our research begins with an introductory chapter overviewing some work on water governance and human-water problems. It focuses on the multidimensionality of water’s nature in shaping sustainable development in all sectors by analyzing influential actors working to solve the problems for the past two decades. Then, we proceed to more specific works on the relationship between hydroclimatic changes and migration across a broader study area, Sub-Saharan Africa, and close examination of East Africa for specific mechanisms by which hydroclimatic factors influence migration trends in Somalia and Ethiopia. Despite the growing interest in environmental migrations observed in scholarly literature and the media, the nexus between hydroclimatic drivers and human displacement, conclusive empirical evidence of the relationship remains poorly investigated, particularly concerning the need for more comprehensive data and analyses to understand the specific mechanisms by which environmental factors influence migration decisions and patterns. Furthermore, the following chapters investigate the spatial interaction between the three indicators of the scarcity of water that highly influence East Africa's food and livestock production and primary internal displacement reasons: drought, agricultural water scarcity, and food insecurity. We draw insights from various sources of ground data from our study countries and combine them with remotely sensed climate data, multiple rounds of surveys on environmental migrants and internally displaced people, and socioeconomic development pathways (SSPs) from the Regional Climate Model. We used metanalysis, Qualitative Comparative Analysis, statistical correlation, multivariate spatial autocorrelation and clustering method, and agrohydrological and Persistence Index models to disentangle the complex multicausal phenomena of environmental migration and examine the multifaceted challenges posed by slow onset hydroclimatic extremes on environmental migration by taking account of the time lag of events exhibited before the people feel their effect. Understanding and predicting societal difficulties during global hydroclimatic and environmental changes is crucial, as well as the degree of susceptibility and the societal resilience to adapt and mitigate these changes. Therefore, in the end, we leveraged the above-mentioned methodological approaches to anticipate high-risk regions susceptible to future environmental migration or internal displacement based on climate change (RCP) and development scenarios (SSP). The results across these chapters show that the complex web of causal links are the main drivers of environmental migration in Sub-Saharan Africa, while individual extreme or slow-onset events with high intensity and severity are very critical migration inducers. However, non-environmental underlying factors play a significant role by exposing the population to cumulative environmental changes and hindering their resilience. Multivariate spatial analysis and clustering provide the co-occurrence of scarcity of water indicators is found to be a statistically significant indicator and predictor of human displacement in the region. These results demonstrate that understanding and identifying areas prone to environmental migration flux depend highly on a cumulative driver approach that accounts for the persistence effect (slow onset events) rather than individual drivers. Overall, the research highlights that addressing the multifaceted layers of environmental migration drivers in East Africa requires integrating climate change and migration into policies across critical sectors like agriculture, water, livestock, forestry, and infrastructure to support adaptation.Water is an essential natural resource for establishing and sustaining life, ecosystems, and economic development on earth. Despite humankind's rapid development and technological achievements, millions still lack access to food, energy, and water, and climate change exacerbates the pressure on limited natural resources. As a result, water governance is increasingly recognized as a critical factor in mitigating human-water problems and their socio-political consequences, including forced migration. When water access and quality deteriorate due to mismanagement or inadequate governance, communities may face heightened displacement risks, particularly in regions already grappling with environmental stressors like droughts, water scarcity, and food insecurity. Our study in the following chapters explores the nexus between water resources availability for food and livestock production, hydroclimatic changes, and environmental migration through a socio-hydrological framework that could be used to inform future water governance approaches addressing complex, multilayered and multicausal human-water problems focusing on East Africa. Communities in East Africa have been quite resilient against changes in rainfall patterns. However, when these changes spread to activate exacerbating factors, a holistic view of environmental drivers and their regional interactions is necessary. Our study focused on the crop and livestock production sectors to understand how water limitations associated with drought, agricultural water scarcity, and the consequent food insecurity can relate to environmental migration patterns. The nexus between these indicators and environmental migrations in the region plays an important role in shaping the response of farmers and agropastoralist communities, which account for roughly 80% of the population, to either adapt to the changing environment or depart. Environmental threats to shelter, livelihoods, and food security are often considered push factors for intra-African human migration. Research in this field is often fragmented into a myriad of case studies on specific subregions or events, thus preventing a more comprehensive understanding of the phenomenon. Our research begins with an introductory chapter overviewing some work on water governance and human-water problems. It focuses on the multidimensionality of water’s nature in shaping sustainable development in all sectors by analyzing influential actors working to solve the problems for the past two decades. Then, we proceed to more specific works on the relationship between hydroclimatic changes and migration across a broader study area, Sub-Saharan Africa, and close examination of East Africa for specific mechanisms by which hydroclimatic factors influence migration trends in Somalia and Ethiopia. Despite the growing interest in environmental migrations observed in scholarly literature and the media, the nexus between hydroclimatic drivers and human displacement, conclusive empirical evidence of the relationship remains poorly investigated, particularly concerning the need for more comprehensive data and analyses to understand the specific mechanisms by which environmental factors influence migration decisions and patterns. Furthermore, the following chapters investigate the spatial interaction between the three indicators of the scarcity of water that highly influence East Africa's food and livestock production and primary internal displacement reasons: drought, agricultural water scarcity, and food insecurity. We draw insights from various sources of ground data from our study countries and combine them with remotely sensed climate data, multiple rounds of surveys on environmental migrants and internally displaced people, and socioeconomic development pathways (SSPs) from the Regional Climate Model. We used metanalysis, Qualitative Comparative Analysis, statistical correlation, multivariate spatial autocorrelation and clustering method, and agrohydrological and Persistence Index models to disentangle the complex multicausal phenomena of environmental migration and examine the multifaceted challenges posed by slow onset hydroclimatic extremes on environmental migration by taking account of the time lag of events exhibited before the people feel their effect. Understanding and predicting societal difficulties during global hydroclimatic and environmental changes is crucial, as well as the degree of susceptibility and the societal resilience to adapt and mitigate these changes. Therefore, in the end, we leveraged the above-mentioned methodological approaches to anticipate high-risk regions susceptible to future environmental migration or internal displacement based on climate change (RCP) and development scenarios (SSP). The results across these chapters show that the complex web of causal links are the main drivers of environmental migration in Sub-Saharan Africa, while individual extreme or slow-onset events with high intensity and severity are very critical migration inducers. However, non-environmental underlying factors play a significant role by exposing the population to cumulative environmental changes and hindering their resilience. Multivariate spatial analysis and clustering provide the co-occurrence of scarcity of water indicators is found to be a statistically significant indicator and predictor of human displacement in the region. These results demonstrate that understanding and identifying areas prone to environmental migration flux depend highly on a cumulative driver approach that accounts for the persistence effect (slow onset events) rather than individual drivers. Overall, the research highlights that addressing the multifaceted layers of environmental migration drivers in East Africa requires integrating climate change and migration into policies across critical sectors like agriculture, water, livestock, forestry, and infrastructure to support adaptation.DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALEWater Science and Engineering36RULLI, MARIA CRISTINARIVA, MONIC
Grounds and roofs : morphology and technique for an architectural design facing the climate crisis
No full textDOTTORATOLa tesi “Grounds and roofs. Morphology and technique for an architectural design facing the climate crisis” studia come le nature-based solutions influenzino le condizioni morfologiche delle superfici orizzontali, concentrandosi in particolare sul progetto del suolo e delle coperture.
Le nature-based solutions innescano le riflessioni critiche della dissertazione, che indaga i loro impatti all'interno del progetto architettonico. Queste sono definite quali strategie di adattamento e mitigazione, le quali sono sempre più adottate per affrontare l’urgente tema della crisi climatica, in particolare rispetto agli impatti dei rischi climatici legati all’ambiente costruito.
La ricerca si propone quindi di individuare la rilevanza delle figure morfo-tipologiche per concepire progetti efficaci che ripensino l’equilibrio tra naturalità e mineralità nelle aree urbane. Tale azione mira a migliorare l’abitabilità climatica dei frammenti urbani, localizzati in contesti particolarmente vulnerabili ed esposti alle fragilità climatiche.
Per farlo, la tesi di dottorato studia la relazione tra l’uso di specifiche nature-based solutions e la morfologia del progetto, affrontando il ruolo delle superfici orizzontali come elementi tipologici direttamente connessi alla riduzione del rischio climatico. Questo va così ad esplicitare una serie di strutture morfologiche che incidono sull’implementazione delle nature-based solutions. Ogni forma di implementazione è direttamente collegata a un rischio climatico specifico, producendo una riflessione progettuale tra impatto qualitativo e quantitativo sullo spazio.
Per raggiungere questo obiettivo, la tesi si articola in tre parti principali. La prima si concentra sulle vulnerabilità climatiche e sulla definizione delle nature-based solutions come strumento di progetto, identificando la vegetazione come agente primario di trasformazione, e individuando alla scala intermedia l’estensione critica in cui riconoscere un impatto misurabile sui rischi climatici.
La seconda parte evidenzia le ambiguità legate all’utilizzo delle nature-based solutions, che hanno trasformato la vegetazione in un atto puramente estetico oppure, al contrario, in una risposta tecnocratica alle fragilità climatiche ma priva di profondità culturale. Da qui nasce la necessità di individuare una genealogia delle nature-based solutions legata alle superfici orizzontali del progetto. Si stabilisce così un dialogo con alcuni progetti del Moderno, permettendo una sintesi dei possibili punti di continuità e discontinuità culturale.
Infine, l’ultima parte della ricerca si concentra sul presente, presentando alcuni progetti in Europa in cui il progetto e l’azione climatica hanno prodotto modificazioni morfo-tipologiche, bilanciando efficienza tecnica e pensiero progettuale.
L’analisi dei progetti è arricchita dallo studio degli operatori che supportano il processo progettuale, evidenziando una metodologia complessa in cui la sintesi di forme spaziali precise può orientare le decisioni progettuali in risposta a specifici rischi climatici.
Concentrandosi sulla trasformazione del progetto, è stato considerato essenziale un approccio fortemente orientato all’osservazione della pratica progettuale. Oltre all’indagine teorico-bibliografica, la ricerca si basa su un’analisi approfondita di casi studio e progetti. Questo ha permesso di strutturare una prospettiva capace di individuare temi spaziali ricorrenti legati alle nature-based solutions.
Attraverso il ridisegno e la schematizzazione di questi progetti, la ricerca propone una posizione critica sul progetto, evidenziando la necessità di rifocalizzare il dibattito contemporaneo sul tema del piano orizzontale della città, inteso come la dimensione fisica su cui il progetto può misurarsi nel ristabilire relazioni spaziali e cura del territorio. In questi termini, il piano orizzontale si rivela come uno spazio d’azione privilegiato, considerato nel suo spessore e nella sua complessità, per rigenerare i tessuti urbani in risposta alle fragilità climatiche, definendo così un rinnovato valore morfologico del suolo e dei coronamenti.The thesis, Grounds and Roofs. Morphology and Technique for an Architectural Design Facing the Climate Crisis studies how nature-based solutions impact the morphological conditions of horizontal surfaces, focusing on ground and roof design.
Nature-based solutions induce the critical reflections of the dissertation, which looks at their impacts on architectural projects. Nature-based solutions are strategies of adaptation and mitigation increasingly implemented to cope with the urgent theme of the climate crisis, explicitly concerning the impacts of climate risks on the built environment.
Therefore, the research aims to identify the relevance of morpho-typological figures to conceive effective projects that rethink the balance between naturality and minerality in urban areas. This action enhances the climate habitability of urban fragments, located in areas particularly vulnerable to climate fragilities.
To do so, the contribution studies the relationship between the usage of nature-based solutions and the project morphology, addressing horizontal surfaces’ role as typological elements directly connected to climate-risk reduction. In this sense, the research makes explicit a series of morphological structures that impact the implementation of nature-based solutions. Each form of implementation is directly connected to a specific climate risk, producing a design reflection between qualitative and quantitative impact on space.
To achieve this goal the thesis unfolds into three main parts. The first focuses on climatic vulnerabilities and the definition of nature-based solutions as a design tool, which identifies vegetation as the primary agent of transformation. The intermediate scale, between the single building and the neighborhood, is identified as a critical extension in which to recognize a measurable impact on climatic risks.
The second part highlights nature-based solutions’ ambiguities and “design streams” that have turned vegetation into a purely aesthetical act or, on the other, as technocratic fixes to cope with climate fragility but lacking a cultural depth. From here, the need arises to identify a genealogy of nature-based solutions related to the horizontal surfaces of design. A dialogue is established with selected modernist projects, allowing for a synthesis of possible points of cultural continuity and discontinuity.
Finally, the last part of the research focuses on the present, showcasing some European projects where design and climate action have produced morpho-typological modifications, balancing technical efficiency and design thinking.
The projects’ analysis is enriched by the study of the operators supporting the design process, highlighting a complex design methodology where the synthesis of precise spatial forms can guide project decisions in response to specific climatic risks.
Focusing on the project’s transformation, an approach strongly oriented towards the observation of design practice has been considered essential. Aside from the theoretical-bibliographic investigation, the research is based on an in-depth analysis of case studies and projects. This has opened the possibility of structuring a perspective that identifies recurring spatial themes connected with nature-based solutions.
Through the redesigning and schematization of these projects, the research proposes a critical position on the project, identifying the need to re-focus the contemporary debate on the theme of the horizontal level of the city, where this is assumed as the physical dimension on which the project can measure itself in re-establishing spatial relations and care for the territory. In these terms, the horizontal level reveals a privileged action space, considered in its thickness and complexity, for regenerating urban fabrics in response to climate fragilities, thus defining a renewed morphological value of grounds and crownings.DIPARTIMENTO DI ARCHITETTURA E STUDI URBANI36null, nullPROTASONI, SAR
Numerical modeling of ocular growth: insights into keratoconus and scleral development
No full textLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi presenta lo sviluppo di un framework numerico per la simulazione della crescita volumetrica dei tessuti oculari, con l'obiettivo di modellare sia lo sviluppo fisiologico dell’occhio sia la progressione patologica del cheratocono. È stato adottato un approccio agli elementi finiti per simulare la risposta meccanica e il rimodellamento guidato dalla crescita, includendo geometrie e proprietà materiali paziente-specifiche.
È stata utilizzata la decomposizione moltiplicativa del gradiente di deformazione F nei suoi componenti elastico Fe e di crescita Fg, adatta alla modellazione dei tessuti biologici molli.
Nel caso del cheratocono, è stato implementato un modello di crescita corneale basato su un tensore di crescita anisotropo Fg combinato con un algoritmo di degradazione progressiva delle proprietà meccaniche dello stroma. Questo meccanismo ha permesso di simulare il progressivo bulging e assottigliamento della cornea. Il modello è stato calibrato su dati clinici longitudinali raccolti in un arco temporale di 11 anni, comprendenti mappe di curvatura e profili pachimetrici. La validazione è avvenuta confrontando mappe di curvatura tangenziale, indici di Belin e l’evoluzione dello spessore minimo, mostrando una buona coerenza in termini di gravità e morfologia spaziale.
Parallelamente, è stato modellato lo sviluppo fisiologico dell’occhio dai 3 ai 20 anni, assumendo una cornea di dimensioni costanti e una sclera in espansione secondo una legge di crescita sigmoidea. Sono stati adottati comportamenti materiali distinti per cornea e sclera, coerentemente con le loro differenze anatomiche. Il modello è stato calibrato per replicare l’andamento della lunghezza assiale riportato in letteratura.
Il lavoro proposto si dimostra efficace nel simulare fenomeni complessi di rimodellamento oculare nel tempo, con potenziale applicazione nella modellazione personalizzata di patologie oculari.This thesis presents the development of a numerical framework for simulating volumetric growth in ocular tissues, focusing on both physiological eye development and the pathological progression of keratoconus. A finite element approach was adopted to model the mechanical response and growth-driven remodeling of the eye, incorporating patient-specific geometries and material properties.
The simulations rely on the multiplicative decomposition of the deformation gradient F into an elastic part Fe and a growth part Fg, a method well suited for modeling soft biological tissues.
For the keratoconus case, an anisotropic growth tensor Fg was combined with a degradation algorithm that progressively reduced the mechanical properties of the stroma. This dual mechanism enabled the simulation of cone-shaped bulging and thinning, reproducing key features of the disease. The model was calibrated using clinical data from an 11-year patient follow-up, including curvature maps and pachymetry profiles. Validation was carried out by comparing tangential curvature maps, Belin indices, and minimum thickness trends between simulations and clinical observations, showing strong agreement in both severity and spatial distribution.
In parallel, a second growth model was developed to simulate physiological eye development from age 3 to 20. The cornea was assumed to maintain constant dimensions, while the sclera underwent volumetric expansion governed by a sigmoidal growth law. Different material behaviors were assigned to the cornea and sclera, reflecting their distinct anatomical and biomechanical properties. The model was calibrated to reproduce axial length trends reported in the literature, achieving good consistency with reference data.
The proposed framework demonstrates the ability to simulate complex, time-dependent remodeling phenomena in ocular tissues and highlights the flexibility of growth algorithms to adapt to both pathological and physiological scenarios
Free-space optical communication link using quantum cascade laser
No full textLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi si concentra sulla progettazione, produzione, caratterizzazione e sviluppo di un
collegamento di comunicazione ottica nello spazio libero nell'infrarosso medio operante intorno
a 10 [micrometri] con un bitrate di 2 Gigabit per secondo su un percorso di propagazione di 800 metri utilizzando la
modulazione diretta della corrente laser a cascata quantistica.
Il trasmettitore (un laser a cascata quantica), il ricevitore (un rivelatore al tellururo di mercurio e
cadmio) e un laser verde vengono utilizzati per allineare il fascio MIR nel prototipo del sistema
FSO. La tecnica di generazione di frequenza differenziale (DFG) produce impulsi di luce
ultracorti di circa 150 fs di circa 10 [micrometri] per caratterizzare il ricevitore MIR. Il ricevitore MIR ha
una larghezza di banda elettrica di 1,2 gigahertz misurata. Un generatore di segnale fino a 6 gigahertz è
stato utilizzato per fornire una caratterizzazione completa del trasmettitore MIR, che funziona a
9,7 [micrometri] con una potenza di uscita massima di 90 megawatt. Inoltre, il ricevitore MIR è stato collegato
a un analizzatore di spettro elettrico per misurare la sua risposta. La larghezza di banda della
modulazione diretta del trasmettitore MIR è in particolare evidenziata. La larghezza di banda
della modulazione diretta del trasmettitore MIR è anche caratterizzata.
Si dovrebbero prendere in considerazione ulteriori sviluppi per migliorare le caratteristiche dei
componenti e soddisfare le aspettative di 10 Gigabit per secondo su 800 metri, poiché questa ricerca mostra che
l'attuale tecnologia a 10 [micrometri] è difficile da utilizzare per raggiungere velocità di trasmissione dati
superiori a 1 Gigabit per secondo su 1 km con questi componenti commerciali.This thesis focuses on the design, realization, characterization and development of mid-Infrared
free-space optical communication link operating around 10 [micrometer] utilizing direct modulation of
quantum cascade laser`s current aiming for 2 Gigabit for second bitrate over an 800 meter propagation path.
FSO system prototype includes the transmitter (Quantum Cascade laser), the receiver (Mercury
Cadmium Telluride detector), and a Green laser used for alignment the MIR beam. The MIR
receiver is characterized using ultrashort light pulses <150 fs around 10 [micrometer] generated by
Difference Frequency Generation (DFG) technique. The measured MIR receiver`s electrical
bandwidth is 1.2 gigahertz. The full characterization of the MIR transmitter operating at 9.7[micrometer] with a
maximum output power 90 megawatt is also reported using a signal generator up to 6 gigahertz, and its
response was measured with the MIR receiver connected to electrical spectrum analyzer. In
particular, the bandwidth of the direct modulation of the MIR transmitter is also characterized.
This research shows that current technology at 10 [micrometer] is challenging to achieve data rate higher
than 1 Gigabit for second over 1 km with these commercial components, so further development should be
taken into consideration to enhance component characteristics to meet expectations of 10 Gigabit for second
over 800 meters
Deployment strategy and preliminary cost analysis for a lunar nuclear power system
No full textLAUREA MAGISTRALENell'ambito del rinnovato sforzo internazionale per tornare sulla Luna e stabilire una presenza umana a lungo termine, garantire un sistema di alimentazione di superficie affidabile è una sfida fondamentale. Questa tesi esplora la strategia di implementazione di un sistema energetico a fissione collocato sulla superficie lunare, in grado di fornire una potenza continua di almeno 50 kilowatt elettrici (kWe). Il sistema si basa su un reattore a heat-pipe sul modello Kilopower, riprogettato per utilizzare combustibile HALEU e pensato in tre configurazioni: 50, 100 e 200 kilowatt termici (kWth). Sono state analizzate sei combinazioni di questi reattori per soddisfare la soglia di potenza richiesta.
In primo luogo viene valutata la logistica della missione . Ariane 64 è stato scelto come lanciatore primario, con Vulcan Centaur come backup. Sono state valutate le performance e le caratteristiche di un veicolo cargo (space tug), utile per trasferire il payload all'orbita NRHO del Gateway, considerando tre diverse traiettorie e ipotizzando una propulsione bi-propellente immagazzinabile. Viene discussa anche la fattibilità dell'atterraggio del sistema utilizzando le varianti cargo HLS della NASA o il lander Argonaut dell'ESA.
Per ridurre il numero di lanci, vengono proposte diverse strategie di modularità, modellate come un "bin-packing problem" e risolte con un algoritmo First-Fit Decreasing. I risultati sono confrontati con le ipotesi di lancio del reattore completo, per identificare le configurazioni più efficienti dal punto di vista della massa.
Infine, viene eseguita un'analisi preliminare dei costi, con un metodo per analogia, utilizzando uno studio della NASA su un reattore con caratteristiche simili. Il costo per kWe viene usato come parametro per scalare i risultati. Ciò consente di stimare il costo totale del sistema per ogni configurazione.
Una discussione finale evidenzia le opzioni più promettenti in termini di logistica, costi e bilanciamento dei rischi.As part of the renewed international effort to return to the Moon and establish a long-term human presence, ensuring a reliable surface power system is a fundamental challenge. This thesis explores the deployment strategy of a fission-based lunar surface power system capable of supplying a continuous output of at least 50 electric kilowatt (kWe). The system is based on a Kilopower-like heat-pipe reactor, redesigned to use HALEU fuel and scaled to three configurations: 50, 100, and 200 thermal kilowatt (kWth). Six combinations of these reactors are analysed to meet the required power threshold.
A detailed assessment of mission logistics is carried out. Ariane 64 is selected as the primary European launcher, with Vulcan Centaur as backup. A preliminary design of a lunar transfer vehicle (space tug) is developed to deliver the payload to the Gateway's NRHO orbit, evaluating three different trajectories and assuming storable bi-propellant propulsion. The feasibility of landing the system using NASA’s Human Landing System (HLS) cargo variants or ESA’s Argonaut lander is also discussed.
To reduce the number of launches, different modularity strategies are proposed and modelled as a bin-packing problem, solved using a First-Fit Decreasing algorithm. The results are compared with the full-reactor launch approach to identify mass-efficient configurations.
Finally, a preliminary cost analysis is performed by analogy with a NASA study on a reactor with similar features, using the cost-per-kWe as a scaling parameter. This enables an estimation of the total system cost for each configuration. A final discussion highlights the most promising options in terms of logistics, cost, and risk balance
An investigation into the factors impacting supplier-supplier relationships through the lens of social capital
No full textLAUREA MAGISTRALELa complessità delle supply chains globali e il crescente bisogno di coordinamento tra gli attori hanno messo in evidenza l’importanza della collaborazione inter-organizzativa. Mentre la gran parte della letteratura esistente si sia concentrata sulle relazioni acquirente–fornitore, questa tesi esplora il campo relativamente trascurato delle relazioni tra fornitori (supplier–supplier relationships, SSRs). Al fine di valutare queste relazioni e comprendere come siano percepite nel mondo della produzione industriale, il modello teorico adottato per l’analisi è principalmente quello del capitale sociale (social capital theory). Considerando la combinazione dei fattori individuati, questa tesi si propone di indagare: Quali sono, secondo i fornitori, i principali fattori che influenzano le relazioni tra fornitori, e in che modo questi fattori incidono su tali relazioni attraverso le lenti del capitale sociale? Per colmare questa lacuna nella letteratura e rispondere alla domanda di ricerca, lo studio adotta un approccio a casi multipli basato su interviste semi-strutturate con sei aziende attive in diversi settori industriali e in differenti aree geografiche. Attraverso una metodologia di codifica induttiva, l’analisi ha permesso di fare emergere temi rilevanti interpretati secondo la teoria del capitale sociale. I risultati identificano fattori chiave—come le caratteristiche dei progetti, i vincoli industriali e il ruolo di facilitatori esterni—che modellano costantemente le SSRs attivando le dimensioni strutturale, relazionale e cognitiva del capitale sociale. Tali risultati sono stati sintetizzati in un framework composto da cinque dimensioni aggregate. Dal punto di vista teorico, la tesi contribuisce alla letteratura sulla collaborazione nelle catene di fornitura, rivelando i meccanismi che influenzano (direttamente e indirettamente) il coordinamento orizzontale tra fornitori. A livello manageriale, offre uno strumento utile per individuare e rafforzare i fattori relazionali che abilitano una collaborazione efficace tra fornitori. Le principali limitazioni dello studio riguardano l’assenza di una validazione quantitativa dei risultati e il focus ristretto su supply chains in contesti industriali. La ricerca futura potrebbe estendere queste intuizioni, validandone ulteriormente le conclusioni ed esplorando altri settori, così come l’evoluzione delle SSRs nel tempo.The complexity of global supply chains and the growing need for coordination between actors have highlighted the importance of inter-organizational collaboration. While much of the existing literature has focused on the buyer–supplier relationships have received significant academic attention, this thesis explores the relatively overlooked field of supplier–supplier relationships (SSRs). In order to evaluate these relationships and how they are understood and overall seen in the industrial manufacturing world, the theoretical model employed mainly used for the analysis is social capital theory. Overall, considering the combination of the highlighted factors, this thesis aims to investigate: What do suppliers identify as the main factors influencing supplier-supplier relationships, and how do these factors impact the relationships through the lenses of social capital? To address this literature gap and answer the research question, the study adopts a multiple case study approach based on semi-structured interviews with six companies across various industrial sectors and geographies. Using an inductive coding methodology, the analysis uncovers emergent themes that are interpreted through the lens of social capital theory. The findings identify key drivers—such as project characteristics, industrial constraints and third-party facilitation—that constantly shape SSRs by activating the structural, relational, and cognitive dimensions of social capital. These results are synthesized into a framework comprising five aggregate dimensions. Theoretically, the thesis contributes to the literature on supply chain collaboration and by revealing the mechanisms affecting (directly and indirectly) horizontal supplier coordination. Managerially, it offers a framework that can help practitioners identify and strengthen the relational enablers of inter-supplier collaboration. Limitations include the lack of a quantitative validation of the results displayed and the narrow focus on supply chains within industrial context. Future research could extend these insights to further validate the conclusions found herein while exploring other industries and also seeing the evolution of SSRs over time