Sustainability model of 3D food printing

Change is shaping our future by introducing new concepts and evolving paradigms. Food has always a fundamental role in lives and behaviors of humanity as its importance is growing more. Today, sustainability notion has a great impact on reshaping food industry. With the emergence of revolutionary 3D food printing technology, the rising trends of food customization, personalized nutrition, exploration of new tastes and designs become more prevalent. The purpose of this master’s thesis is to understand the way of extracting full potential and to establish a unified analytical tool to assess sustainability of 3D food printing in small-scale production in measurable, here in this study qualitative terms. The ultimate target and major motivation is to integrate environmental, social and economic aspects while addressing a need for a complete sustainability assessment tool. After an extensive literature review, an immense amount of data is gathered and processed. Systems thinking methodology is engaged with LCA approach for environmental and stakeholder analysis for social aspects. Environmental pillar took its scientific roots from environmental dynamics and ecological system behavior, and social pillar flourished on scientific basis, consumer drivers, food industry trends and global challenges that are converted into an extensive set of parameters, indicators, links and metrics, hold novelty by extending impact scale up to supply chain level and to all stakeholders’ spectrum. After elaboration and integration, to refine and consolidate the model, a quantitative survey process is conducted by participation of experts. The outstanding outcome is a resilient, effective and quantifiable sustainability model for 3D food printer in small-scale production. The model novelty comes with the comprehensiveness, value-oriented understanding and measurability to ensure sustainability. Scientific, practical and behavior-driven parameters are embedded into the system while simplifying to assess a complex concept. Overall, sustainability model offers a complete view of impact that is an interactive, innovative and holistic framework to meet the future trends of food and the technology.

Lo scopo di questa tesi è quello di trovare un modello per estrarre tutto il potenziale della rivoluzionaria tecnologia di stampa alimentare 3D e di definire uno strumento analitico per valutarne la sostenibilità nella produzione su piccola scala in termini qualitativi, ma con la possibilità di essere anche in futuro utilizzato in modo quantitativo. L'obiettivo finale e la motivazione principale sono l’integrazione gli aspetti ambientali, sociali ed economici, affrontando nel contempo la necessità di uno strumento completo di valutazione della sostenibilità. A seguito di un'ampia revisione della letteratura, è stata raccolta ed elaborata un'enorme quantità di dati. Le metodologie utilizzate includono il system thinking, l'approccio qualitativo LCA per l'analisi ambientale e l’analisi degli stakeholder per gli aspetti sociali. Da qui si è passati a costruire i modelli ambientale e sociale del modello di sostenibilità. Il modello ambientale ha le sue radici scientifiche nelle dinamiche ambientali e nel comportamento dei sistemi ecologici. Il modello sociale è basato su studi di letteratura scientifica, i driver dei consumatori, le tendenze del settore alimentare e le sfide globali. I modelli sono poi stati analizzati in una vasta serie di parametri e collegamenti, per poi estrarre indicatori e metriche per una potenziale analisi quantitativa. La scala di impatto è stata estesa fino al livello della catena di approvvigionamento e allo spettro di tutti gli stakeholder. Dopo l'elaborazione e l'integrazione, per affinare e consolidare il modello, è stato effettuato un processo di validazione tramite interviste ad esperti di settore, il cui risultato è stato a sua volta analizzato in termini quantitativi. Il risultato è un modello di sostenibilità resiliente, efficace e quantificabile per l’adozione delle stampanti alimentari 3D per la produzione alimentare su piccola scala. Il modello è un contributo originale in termini di visione olistica della sostenibilità dell’uso della tecnologia, in modo da conprenderne il valore ed essere in grado di misurarne l’impatto al momento della sua adozione nel contesto di riferimento. All’interno del sistema sono stati considerati parametri scientifici, pratici e basati sul comportamento degli stakeholders semplificando allo stesso tempo la valutazione di un concetto complesso. Nel complesso, il modello di sostenibilità offre una visione completa dell'impatto in modo dinamico, interattivo, innovativo e olistico per soddisfare le tendenze future del settore alimentare e della tecnologia.