Measuring circular economy performances at product level : from literature review to a use case assessment from the manufacturing industry

Circular economy is one of the most discussed topic in recent years and one of the focus of the strategy of European Union Horizon for 2020 (Geisendorf & Pietrulla, 2017). As a matter of fact, circular economy model represents the solution to the limitations of the linear one bringing benefits regarding resource use, environment, economy and society. This work starts with a brief analysis of the linear model of consumption highlighting its main limitations and so, what brings to the necessity of a change in the economic-productive system. So, there’s a description of circular economy, its features and which are the main differences and the innovation degree with respect to the actual economic model. Thus, starting from the assumption that a single definition of circular economy doesn’t exist, I have analyzed the different definitions found in literature to try to give a complete picture of the concept. Then, I highlighted the fragmentary origin of the paradigm and therefore, all the concepts that constitute the ‘building blocks’ of the circular economy have been analyzed and compared to better understand where circular economy comes from. Then, I focused my analysis on the manufacturing industry and on the product level, by analyzing the significance of the circular economy in this sector and therefore the main practices implemented, and the benefits achieved. Therefore, at this point, I decided to investigate the need of companies for a metric to measure circular economy performances of their products and its possible uses and benefits. In addition, I tried to investigate what could be the main characteristics requested to such a tool and which people within the company might be interested in using it. To do this, I have first analyzed literature and then, I personally interviewed different people coming from both companies and academic world. So, after having found a real need for metrics to measure the products’ circularity performances, I made a deep literature review of the already existing tools, analyzing and comparing them with respect to some functional and technical requirements. Thus, I found out that there’s still a lack of a complete methodology which comply with users’ needs and therefore, I decided to develop a metric (Circular Economy Assessment) that quantifies circular flows of resources throughout the product life cycle and their economic and environmental impacts. Then, I applied the metric to the real case of Caravaggio train by Hitachi Rail Italy in order to be able to have a real feedback on its usage. The final part of this work is devoted to the discussion of the main conclusions to which this research has led and so, an analysis of the proposed tool trying to highlight its strengths and weaknesses, with respect also to the already existing metrics.

L'economia circolare è uno degli argomenti più discussi negli ultimi anni e uno degli obiettivi della strategia di Orizzonte dell'Unione Europea per il 2020 (Geisendorf & Pietrulla, 2017). Di fatto, il modello di economia circolare rappresenta la soluzione ai limiti di quello lineare apportando benefici per quanto riguarda l'uso delle risorse, l'ambiente, l'economia e la società. Questo lavoro di ricerca inizia con una breve analisi del modello lineare di consumo evidenziando i suoi principali limiti e quindi, ciò che porta alla necessità di un cambiamento nel sistema economico-produttivo. Quindi, c'è una descrizione dell'economia circolare, le sue caratteristiche e quali sono le principali differenze e il grado di innovazione rispetto al modello economico attuale. Partendo dal presupposto che non esiste un'unica definizione di economia circolare, sono state analizzate le diverse definizioni trovate in letteratura per cercare di dare un quadro completo del concetto. Quindi, é stata evidenziata l'origine frammentaria del paradigma e, pertanto, sono stati analizzati tutti i concetti che costituiscono gli elementi costitutivi dell'economia circolare. In seguito, sono stati confrontati per capire meglio l’origine dell'economia circolare. Quindi, l’analisi si è focalizzata sull'industria manifatturiera e sul livello prodotto, analizzando l'importanza dell'economia circolare in questo settore e quindi le principali pratiche implementate e i benefici ottenuti. Pertanto, a questo punto, si è deciso di indagare sulla necessità delle aziende di una metrica per misurare le prestazioni dell'economia circolare dei loro prodotti e dei suoi possibili usi e benefici. Inoltre, si sono indagate le caratteristiche principali richieste a tale strumento e quali persone all'interno dell'azienda potrebbero essere interessate ad usarlo. Per fare questo, si è prima analizzato la letteratura e poi, personalmente, si sono svolte delle interiste a diverse persone provenienti dalle aziende e dal mondo accademico. Quindi, dopo aver trovato una reale necessità di metriche per misurare le prestazioni della circolarità dei prodotti, si è svolta una profonda revisione della letteratura sugli strumenti già esistenti, analizzandoli e confrontandoli rispetto ad alcuni requisiti funzionali e tecnici. Così, è emersa la mancanza di una metodologia completa che rispondesse alle esigenze degli utenti e, pertanto, si è deciso di sviluppare una metrica (Circularity Product Assessment) che quantificasse i flussi circolari di risorse lungo tutto il ciclo di vita del prodotto e il loro impatto economico e ambientale. Quindi, si è applicata la metrica al caso reale del treno Caravaggio di Hitachi Rail Italy per poter avere un feedback reale sul suo utilizzo. La parte finale di questo lavoro è dedicata alla discussione delle principali conclusioni a cui questa ricerca ha condotto e quindi un'analisi dello strumento proposto cercando di evidenziare i suoi punti di forza e di debolezza, anche rispetto alle metriche già esistenti.