Towards a Circular Economy in the silk industry: driving sustainable innovation across the silk value chain

The current linear model, based on the take-make-waste approach, uses natural resources faster than the environment can restore them. In contrast, the Circular economy (CE) aims to extend the lifespan and value of resources and products within the economic system for as long as possible, minimizing waste generation and fostering a competitive, low-carbon, and sustainable system of production and consumption. This concept encourages a rethinking of production and consumption patterns, emphasizing the transformation of waste into value-added resources to achieve the objectives of narrowing, slowing, and closing the resource loop. Within this context, the textile industry is the most resource-intensive and polluting sector after the food, housing, and mobility sectors due to the extensive consumption of resources, impacting the environment. However, the literature reveals that the silk industry exerts the greatest environmental impact among natural fibers such as cotton, jute, and flax. Although silk constitutes only a minor share (approx. 0.2%) of global fiber production, it generates substantial waste throughout its value chain, including mulberry leaves, silkworm extract, pupae, and fiber waste (which accounts for approx. 55% during yarn and fabric production). Despite this, limited research has addressed the integration of CE principles within the silk sector, and no comprehensive framework currently exists that addresses the factors that can enhance circularity across the silk value chain. For this reason, the research objective of this PhD dissertation is to “contribute towards the circularity in the silk industry by examining the value chain”. To achieve this objective, the stages of the silk value chain, the main actors (i.e., farmers, traders, weavers, designers, garment manufacturers, retailers, distributors, and consumers), their respective roles, and associated circular practices were identified through an extensive review of the literature and expert interviews. Thematic analysis resulted in six key themes: waste utilization, circular approaches, advanced technologies, traceability and transparency, and consumer education. These themes provided an initial understanding of the types of waste generated at each stage and the corresponding circular practices necessary to enhance circularity. Furthermore, the barriers hindering circular adoption and the enablers facilitating it were identified through existing studies and expert insights. The most significant barriers (e.g., reluctance to adopt circularity, weak corporate structures, high technological and reprocessing costs, poor communication, inadequate planning, lack of reverse logistics, low consumer awareness, and limited policy support) and enablers (e.g., resource-efficiency culture, circularity-driven leadership, marketing strategies, collaborative engagement, EPR, design for longevity, waste material recovery, consumer awareness initiatives, employee training, upcycling-based business models, rediscovery of silk expertise, and circularity promotion through influencers) were refined using the Fuzzy Delphi Method (FDM). Their prioritization and causal relationships were subsequently analyzed using the Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL) technique. The analysis revealed that lack of policy from fashion brands, cost of obtaining technology, and lack of communication are the three most critical barriers hindering circular adoption and belong to the cause group. Similarly, upcycling silk circular business model, rediscovering silk knowledge and expertise, and waste material recovery emerged as the most influential enablers to prioritize when implementing circularity in the sector. Among the twelve identified enablers, seven fall within the cause group, indicating their role as enabling factors, while four belong to the effect group, representing outcomes influenced by these causal enablers. Additionally, the digital technologies relevant to achieving circularity throughout the entire clothing lifecycle were also identified, indicating that technologies such as 3D design, 3D visualization, Internet of Things (IoT), Artificial Intelligence (AI), blockchain, digital platforms, digital twins, automation and Digital Product Passport (DPP) possess significant potential to drive the transition toward circularity, as they offer beneficial outcomes in terms of efficiency, traceability, and resource optimization. Based on these findings, the conceptual framework was developed, integrating circular practices, digital technologies, barriers, and enablers at each stage of the silk value chain. The framework was subsequently theoretically validated through expert evaluations from both academia and industry, ensuring its relevance and applicability to real-world silk production contexts. This framework enables organizations to identify gaps within their existing systems and uncover new opportunities to improve efficiency, sustainability, and circular performance across their operations.

Il modello lineare attuale, basato sull’approccio take-make-waste (prendere-produrre-scartare), utilizza le risorse naturali a una velocità superiore rispetto alla capacità dell’ambiente di rigenerarle. Al contrario, l’economia circolare (CE) mira a prolungare la durata e il valore delle risorse e dei prodotti all’interno del sistema economico per il maggior tempo possibile, riducendo al minimo la produzione di rifiuti e promuovendo un sistema di produzione e consumo competitivo, a basse emissioni di carbonio e sostenibile. Questo concetto incoraggia un ripensamento dei modelli di produzione e consumo, ponendo l’accento sulla trasformazione dei rifiuti in risorse di valore aggiunto per raggiungere gli obiettivi di riduzione, rallentamento e chiusura dei cicli delle risorse. In tale contesto, l’industria tessile rappresenta uno dei settori più energivori e inquinanti, dopo quelli dell’alimentazione, dell’edilizia e della mobilità, a causa dell’elevato consumo di risorse e del conseguente impatto ambientale. Tuttavia, la letteratura evidenzia che l’industria della seta presenta il maggiore impatto ambientale tra le fibre naturali, come cotone, juta e lino. Sebbene la seta rappresenti solo una quota minima (circa 0,2%) della produzione globale di fibre, essa genera notevoli quantità di scarti lungo l’intera catena del valore, tra cui foglie di gelso, estratto di baco da seta, crisalidi e rifiuti fibrosi (che costituiscono circa il 55% durante la produzione di filato e tessuto). Nonostante ciò, pochissimi studi hanno affrontato l’integrazione dei principi di economia circolare nel settore serico, e attualmente non esiste un quadro completo che consideri i fattori in grado di favorire la circolarità lungo l’intera catena del valore della seta. Per questa ragione, l’obiettivo di ricerca della presente tesi di dottorato è quello di “contribuire al raggiungimento della circolarità nel settore della seta attraverso l’analisi della catena del valore”. Per raggiungere tale obiettivo, le fasi della catena del valore della seta, i principali attori (ossia coltivatori, commercianti, tessitori, designer, produttori di abbigliamento, rivenditori, distributori e consumatori), i loro ruoli e le relative pratiche circolari sono stati identificati tramite un’ampia revisione della letteratura e interviste con esperti del settore. L’analisi tematica ha portato all’individuazione di sei temi principali: utilizzo degli scarti, approcci circolari, tecnologie avanzate, tracciabilità e trasparenza, e formazione dei consumatori. Questi temi hanno fornito una comprensione iniziale dei tipi di rifiuti generati in ogni fase e delle pratiche circolari necessarie per migliorare la circolarità. Inoltre, le barriere che ostacolano l’adozione della circolarità e i fattori abilitanti che la favoriscono sono stati identificati attraverso studi esistenti e approfondimenti di esperti. Le barriere più rilevanti (ad esempio riluttanza ad adottare la circolarità, strutture aziendali deboli, alti costi tecnologici e di riprocessamento, scarsa comunicazione, pianificazione inadeguata, mancanza di logistica inversa, bassa consapevolezza dei consumatori e limitato supporto politico) e gli enabler più significativi (come cultura dell’efficienza delle risorse, leadership orientata alla circolarità, strategie di marketing, collaborazione, responsabilità estesa del produttore – EPR, design per la durabilità, recupero dei materiali di scarto, iniziative di sensibilizzazione dei consumatori, formazione dei dipendenti, modelli di business basati sull’upcycling, riscoperta del know-how serico e promozione della circolarità attraverso influencer) sono stati affinati tramite il metodo Fuzzy Delphi (FDM). La loro prioritizzazione e le relazioni causali sono state successivamente analizzate utilizzando la tecnica DEMATEL (Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory). L’analisi ha rivelato che la mancanza di politiche da parte dei brand della moda, l’assenza di una pianificazione efficace e la scarsa comunicazione rappresentano le tre barriere più critiche, appartenenti al gruppo causa. Allo stesso modo, i modelli di business circolari basati sull’upcycling della seta, la riscoperta delle competenze seriche e il recupero dei materiali di scarto sono emersi come i principali enabler da prioritizzare per implementare la circolarità nel settore. Tra i dodici enabler identificati, sette appartengono al gruppo causa, evidenziando il loro ruolo di fattori abilitanti, mentre quattro rientrano nel gruppo effetto, rappresentando risultati influenzati da tali fattori causali. Inoltre, sono state individuate anche le tecnologie digitali rilevanti per il raggiungimento della circolarità lungo l’intero ciclo di vita dell’abbigliamento, indicando che strumenti come progettazione e visualizzazione 3D, Internet of Things (IoT), Intelligenza Artificiale (AI), blockchain, piattaforme digitali, digital twin, automazione e Digital Product Passport (DPP) hanno un elevato potenziale per guidare la transizione verso la circolarità, grazie ai vantaggi in termini di efficienza, tracciabilità e ottimizzazione delle risorse. Sulla base di tali risultati, è stato sviluppato un quadro concettuale (framework) che integra pratiche circolari, tecnologie digitali, barriere e fattori abilitanti in ogni fase della catena del valore della seta. Il framework è stato successivamente validato teoricamente tramite valutazioni di esperti provenienti dal mondo accademico e industriale, garantendone la rilevanza e l’applicabilità nei contesti produttivi reali. Questo strumento consente alle organizzazioni di individuare le lacune nei propri sistemi e scoprire nuove opportunità per migliorare efficienza, sostenibilità e performance circolare lungo tutte le operazioni.