Green warehousing and energy efficiency within the food and beverage industry: a simulation-based approach for warehouse decarbonization with case study investigation

This Master Thesis, part of the broader Italian-funded NRRP research project "Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile (MOST) – Spoke 10 Sustainable Logistics”, delves into environmental sustainability and energy efficiency within sustainable warehousing, as response to the increasing contribution of warehouses to energy consumption and GHG emissions, driven by automation, e-commerce growth and external sustainability pressures. This study specifically narrows its focus on the food and beverage industry, known for its high energy-intensity required in warehouses especially for storing fresh and frozen products. Firstly, a literature review, adopting a dual approach – systematic with PRISMA methodology and integrative with secondary sources – has been chosen and conducted due to industry's specificity, the recent interest in sustainability, and the interdisciplinary nature of the research area, anticipating significant gaps in existing literature. The descriptive and in-depth content analysis of contributions enabled the study of the existing research landscape in the investigated industry, the research gaps identification, and the formulation of work’s research questions. These questions have been addressed through a multi-method approach, combining a simulation-based approach and case study investigation for the development of a methodological framework towards warehouses’ decarbonization and its application. The framework and related case study evaluate the current energy and emissions performances of a logistics building, identify critical consumption areas contributing to energy inefficiencies, explore and simulate various scenarios of green warehousing initiatives to assess their environmental and economic sustainability, aiming at achieving net-zero warehouses. In the final part, key findings, research limitations, and future research avenues have been discussed.

Questa tesi magistrale, parte del più ampio progetto di ricerca PNRR finanziato dall'Italia "Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile (MOST) - Spoke 10 Logistica Sostenibile", approfondisce la sostenibilità ambientale e l'efficienza energetica nell'ambito del warehousing sostenibile, in risposta al crescente contributo dei magazzini al consumo energetico e alle emissioni di gas serra, guidato dall'automazione, dalla crescita dell’e-commerce e dalle pressioni esterne sulla sostenibilità. Questo studio si concentra in particolare sull'industria alimentare e delle bevande, nota per l'elevata intensità energetica richiesta dai magazzini, soprattutto per lo stoccaggio di prodotti freschi e surgelati. In primo luogo, è stata scelta e condotta una revisione della letteratura, adottando un duplice approccio – sistematico con la metodologia PRISMA e integrativo con le fonti secondarie – a causa della specificità del settore, del recente interesse per la sostenibilità e della natura interdisciplinare dell'area di ricerca, che anticipano significative lacune nella letteratura esistente. L'analisi descrittiva e di contenuto dei contributi hanno permesso di studiare il panorama di ricerca esistente nell'industria analizzata, di individuare i gap di ricerca e di formulare domande di ricerca. Queste domande sono state affrontate attraverso un approccio multi-metodo, che combina un approccio basato sulla simulazione e l’analisi di casi di studio per lo sviluppo di un framework metodologico per la decarbonizzazione dei magazzini e la sua applicazione. Il framework e il relativo caso di studio valutano le attuali prestazioni energetiche ed emissive di un edificio logistico, identificano le aree di consumo critiche che contribuiscono alle inefficienze energetiche, esplorano e simulano vari scenari di green warehousing per valutarne la sostenibilità ambientale ed economica, con l'obiettivo di realizzare magazzini a zero emissioni. Nella parte finale, sono stati discussi i risultati principali, i limiti della ricerca e i futuri percorsi di ricerca.