Modeling the transition to the circular economy of plastics using real-world evidence

The environmental pollution caused by the increasing consumption of plastic materials has become a primary concern for the overall environmental sustainability. One of the most promising solutions is represented by the implementation of a circular economy (CE) for plastics, which allows to mitigate plastic pollution while preserving virgin materials through use of wastes as resources. The scientific literature has identified several factors which enable or constrain the CE development in the plastics industry, however a systemic view of the issue is lacking: this dissertation aims at bridging this gap by taking into account the Lombardy (Italy) plastics SC. In order to map the interactions between the supply chain (SC) actors and simulate dynamically their evolution, a system dynamics (SD) model has been employed to investigate material flows in the Lombardy’s plastic industry for the period 2017-2030. The plastic SC is connected to the exogenous forces which affect the mass flows in the production, consumption and end-of-life phases of the plastic life cycle. In order to assess the sensibility of plastic volumes in relation to the forces considered, a sensitivity analysis has been performed. Eventually, the behaviour of the system has been tested according to the possible future scenarios derived from the evolution of the regulatory framework and consumers’ attitudes towards environmental issues. Results suggested the relevance of cooperation and collaboration between actors operating in the plastics SC and of policymakers to target not only companies, but also individuals in order to achieve improvements in the transition towards CE.

L’inquinamento ambientale causato dall’aumento del consumo di plastica è diventato una delle principali preoccupazioni per la sostenibilità ambientale. Una delle soluzioni più promettenti è rappresentata dall’implementazione dell’economia circolare (EC) della plastica, che permette di ridurre l’inquinamento da plastica preservando allo stesso tempo i materiali vergini tramite l’utilizzo di rifiuti come nuove risorse. La letteratura scientifica ha identificato vari fattori che favoriscono o bloccano lo sviluppo della EC nell’industria della plastica, eppure manca ancora una visione sistematica del problema: questa dissertazione ha lo scopo di colmare questa mancanza prendendo in considerazione la catena di distribuzione della plastica in Lombardia (Italia). Per mappare le interazioni tra gli attori della catena di distribuzione della Lombardia e simulare la loro evoluzione dinamica nel tempo dal 2017 al 2030 è stato usato un modello di dinamica dei sistemi. La catena di distribuzione è collegata a delle forze esogene che influenzano il volume dei flussi materiali nelle fasi di produzione, consumo e fine di vita della plastica. Per stimare la sensibilità alle diverse forze dei volumi di plastica nella catena di distribuzione è stata effettuata una analisi di sensitività. Infine, è stato testato il comportamento del sistema a seconda dei possibili futuri scenari derivanti dall’evoluzione del contesto legislativo e della attitudine dei consumatori verso i problemi ambientali. I risultati ottenuti suggeriscono l’importanza della cooperazione e collaborazione tra gli attori che operano nella catena di distribuzione della plastica e di emanare provvedimenti regolatori da parte dei legislatori non solo verso le aziende, ma anche verso i singoli individui in modo da ottenere miglioramenti nella transizione verso l’EC.