O principal objetivo deste trabalho é realizar uma avaliação abrangente da sustentabilidade do setor das águas em Portugal, abrangendo três períodos distintos englobando processos de fusão/cisão de entidades gestoras (EG) e o impacto das restrições da COVID. As EG de abastecimento de água (AA) e tratamento de águas residuais (AR) são divididas em três grupos estruturais: EG em alta e em baixa, e estas com ou sem estações de tratamento (ET), de modo a: i) acompanhar a evolução dos principais índices de desempenho absolutos e específicos (por volume de entrada de água/AR); ii) avaliar a eficiência das EG e identificar potenciais de melhoria; iii) analisar a evolução da produtividade ao longo do tempo; iv) identificar inter-relações entre os índices de desempenho e um conjunto de fatores explicativos; e v) propor recomendações de política. Foi utilizada a análise da envolvente de dados baseada em folgas para avaliação da eficiência e o índice de produtividade Malmquist-Luenberger para determinar a evolução da produtividade em três períodos: 2011-2014, 2015-2019 e 2020-2022. Correlações cruzadas, análise de componentes principais e agrupamento hierárquico foram empregues para examinar as inter-relações entre os indicadores de desempenho e os potenciais fatores explicativos.A produção de energia nos setores de AA e AR revelou-se insuficiente (menos de 1% e 10% das necessidades energéticas, respetivamente), apesar do significativo potencial para geração de energia no setor de AR. Ambos os setores subutilizam, em cerca de um quinto, o potencial de receita da AA/AR tratada. Apesar de quase 100% da AA ser segura, apenas 70% das AR são tratadas de forma satisfatória e menos de 1% são reutilizadas. As EG de AA apresentam um excedente financeiro médio de 5%, enquanto as de AR enfrentam um défice semelhante. O setor de AA mostrou uma crescente necessidade de racionalização de recursos, compensada por uma maior capacidade de gerar produtos desejáveis e pela redução da água não cobrada. Já o setor de AR enfrenta crescentes despesas energéticas, com maior necessidade de produção de energia e reutilização de AR, e uma crescente produção de lamas que representa um desafio. O processo de fusão/reorganização das EG em alta não resultou em economias generalizadas, principalmente no setor de AR, aumentando o uso de recursos e a geração de produtos desejáveis. A expansão da fronteira de produção durante o período de fusões foi seguida de uma contração no período de restrições da COVID. As EG em baixa com ET também sofreram uma contração da fronteira de produção durante o período de fusões/restrições da COVID, tendo estas também afetado negativamente a produtividade das EG sem ET. Quer as EG em alta, quer as em baixa, devem considerar ajustes de escala para otimizar a eficiência, com base na escala operacional ótima identificada. Uma avaliação cuidadosa do tamanho das ET é ainda necessária, pois ET maiores tendem a apresentar melhor desempenho financeiro, alocação de pessoal, produção de energia e reutilização de AR, embora sejam mais intensivas energeticamente e produzam mais lamas. As principais recomendações centram-se na otimização da produção e consumo de energia, manutenção da rede, alocação de pessoal e controlo da água não cobrada. O setor da água mostrou um significativo potencial para melhorar a produção de energia, com as EG com ET, energeticamente intensivas, maiores e em áreas densamente povoadas, devendo investir em tecnologias para produção de energia a partir de subprodutos do tratamento de AR (biogás e valorização de lamas). As políticas de certificação energética e o investimento em energias renováveis devem ser prosseguidos por todas as EG para melhorar a eficiência. O controlo das roturas, principalmente para EG em baixa e apesar das restrições financeiras, requer uma melhoria substancial na manutenção da rede. A alocação de pessoal deve ser cuidadosamente planeada. Para as EG em baixa com ET, é necessária a otimização dos processos intensivos em energia, como a recolha e transporte de água/AR, controlo da subutilização das ET e adoção de políticas ambientais, sem comprometer a qualidade da água/AR. A otimização das despesas exige uma alocação criteriosa do pessoal, minimização da subutilização da capacidade instalada e redução de custos na recolha e transporte de água/AR, principalmente em redes extensas. No setor de AA, é crucial controlar as perdas de água em todas as EG, especialmente as com debilidades financeiras ou em áreas densamente povoadas, investindo em manutenção adequada e certificação de qualidade. No setor de AR, há um potencial significativo para aumentar a reutilização de AR tratadas, embora seja necessário otimizar o consumo de energia e a produção de lamas, adotando políticas ambientais. A produção de lamas deve ser cuidadosamente gerida para maximizar seu potencial energético ou comercial.

The primary goal of this work is to conduct a comprehensive sustainability assessment of water service providers (SP) in Portugal, including three distinct periods with merger/disaggregation events and COVID restrictions. Water supply and wastewater (WW) treatment SP were divided into three structural groups, namely bulk, and retail SP presenting and lacking treatment plants (TP), in order to. i) monitor the evolution of absolute and specific (per water/WW intake) key performance indicators (KPI); ii) benchmark the SP efficiency and identify improvement potentials; iii) analyze productivity changes over time; iv) identify interrelationships between the KPI and a set of drivers; and v) provide policy recommendations. Data envelopment analysis with slacks-based measure is used to benchmark the SP efficiency, and the Malmquist-Luenberger productivity index to determine productivity changes across three distinct periods: 2011–2014, 2015–2019, and 2020–2022. Cross-correlation, principal components analysis, and hierarchical clustering analysis analyze the interrelationships between the KPI and potential drivers.The energy production in the water supply and WW sectors is quite low (below 1% and 10% of energy needs, respectively), despite the significant potential for energy generation in the latter. Both sectors underuse one fifth of the revenue potential of intake water/WW. While nearly 100% of the water supply is safe, only 70% of the WW is satisfactorily treated, and less than 1% is reused. Further, water supply SP show a revenue surplus averaging 5% with WW SP facing a similar (5%) deficit. Water supply SP face increasing pressure on resource use balanced by an improved ability to produce desirable outputs and reduce non-revenue water. On the other hand, the WW sector faces a growing pressure on energy consumption and demands for energy production and WW reuse, with rising sludge production and management posing challenges. The bulk mergers/disaggregation process did not yield overall savings, especially in the WW sector, as resources pressure, alongside desirable products generation, mostly increased. The production frontier expanded in the mergers period followed by a stall or contraction during COVID restrictions. Retail SP presenting TP underwent a production frontier contraction during their mergers / COVID restrictions period. The latter also negatively affected the productivity of the retail SP lacking TP in the water supply sector. Bulk and retail SP should consider scale adjustments to optimize efficiency, given the found optimal scales. The need for careful assessment of the TP size is also stressed, as larger facilities mostly present better financial performance, efficient personnel use, increased energy production, and WW reuse, albeit being more energy-intensive and presenting increased sludge production. The main recommendations focus on the need to optimize energy production and consumption, grid maintenance, personnel allocation, and control of non-revenue water. The water sector revealed a significant potential for improvement in energy production, and SP presenting TP, especially with large, energy-intensive facilities in high-density areas, should invest in technologies to produce energy from WW treatment by-products (biogas and sludge valorization). Widening the scope to the remaining SP, energy certification policies and investment in renewable energy should also be pursued supporting efficiency improvements. Mains failures control, particularly for retail SP albeit their financial constraints, require a substantial upgrade in grid maintenance. Personnel allocation, including towards the latter, should also be carefully planned. Particularly for retail SP presenting TP, the optimization of energy-intensive processes, including water/WW collection and transport, control of facilities underuse, and adoption of environmental policies is needed. Further, caution should be taken not to compromise water/WW quality. Expenditure optimization requires careful personnel allocation, and minimization of plant underuse and water/WW collection and transport costs, mostly for SP with extensive distribution networks. Addressing the non-revenue water in the water supply sector, it is crucial to control water losses in all SP, particularly when presenting financial debilities or in high-density areas. Hence, investing in sound grid maintenance practices and quality certification policies is in order. The analysis of the WW sector revealed a significant potential for improvement in treated WW reuse, as well as the need to optimize the associated energy consumption and sludge production and endorse environmental policies. Further, sludge production should be managed in a way to maximize its energetic, or commercial, potential.

Tese de Doutoramento em Gestão - Ciência Aplicada à Decisão apresentada à Faculdade de Economia

Outro - Águas do Centro Litoral (Coimbra, Portugal) através do projeto “ETARs + Sustentáveis”