[en] In today's globalized market, the lack of knowledge about how the impacts distribute among nations hinders the design of effective policies for reducing the environmental degradation at a global scale. The aim of this thesis is to combine macroeconomic models with multi-objective optimization to facilitate the quantification of environmental loads, the fair allocation of responsibilities, and the design of effective public policies aiming at sustainability. To these end here we propose quantitative methods based on environmentally extended input-output models to study the contribution of nations to the global environmental pressures by examining the life cycle of products consumed worldwide; the trade-embodied environmental loads; and the equity with which impacts are distributed. Findings may help to design effective policies ensuring a fair allocation of responsibilities. This thesis also proposes a systematic multi-objective optimization approach for simultaneously minimizing the environmental impacts and maximizing the output of an economy. The bi-criteria linear programming model identifies key sectors with significant impact contribution and low output. Results show that, with the existing technologies, the environmental impacts could be lowered in higher proportion than the economic output by controlling adequately the demand of sectors. Moreover, this thesis proposes a method based on linear-programming to facilitate decision-making in environmental studies in an inverse manner. That is, given a set of solutions, this method finds the lower and upper limits of the intervals within which the weights to be attached to the indicators must fall, so that the selected alternative becomes optimal. Thereby, decision makers are not required to provide weights beforehand that could lead to biased results.

[es] En el mercado globalizado actual, la falta de conocimiento sobre cómo se distribuyen los impactos entre las naciones dificulta el diseño de políticas efectivas para la reducción, a escala global, de la degradación ambiental. El objetivo de esta tesis es combinar modelos macroeconómicos y optimización multiobjetivo para facilitar la cuantificación de cargas ambientales, la distribución equitativa de responsabilidades, y el diseño de políticas públicas eficaces que mejoren la sostenibilidad. Para ello, en esta tesis se proponen métodos cuantitativos basados en modelos input-output extendidos al medio ambiente para estudiar la contribución de las naciones a la presión ambiental global mediante el análisis del ciclo de vida de los productos que se consumen mundialmente, las cargas ambientales relacionadas con el comercio, y la equidad con que se distribuyen los impactos. Los hallazgos pueden ayudar a diseñar políticas eficaces para asegurar una asignación justa de responsabilidades. Además esta tesis propone un enfoque de optimización multiobjetivo sistemático para minimizar simultáneamente los impactos ambientales y maximizar la producción de una economía. El modelo de programación lineal bicriterio identifica los sectores clave que contribuyen significativamente al impacto y presentan una baja producción económica. Los resultados muestran que con las tecnologías existentes y controlando adecuadamente la demanda de ciertos sectores, los impactos ambientales podrían disminuir en mayor proporción que la producción económica. Además, esta tesis propone un método basado en programación lineal para facilitar la toma de decisiones ambientales mediante un análisis inverso. Es decir, dado un conjunto de soluciones, el método desarrollado busca los límites inferior y superior de los intervalos dentro de los cuales los pesos de cada indicador deben caer para que la alternativa seleccionada sea la óptima. De este modo, las personas encargadas de tomar decisiones no están obligadas a proporcionar los pesos de antemano, lo que podría conducir a resultados sesgados.