APPLICATION OF AN INNOVATIVE METHODOLOGY FOR EVALUATING THE CIRCULARITY AND THE ENVIRONMENTAL IMPACTS OF AGRI-FOOD PRODUCTS

The purpose of this research is firstly to propose an approach in which to apply the most recognized circular and environmental measurement tools so that to correlate circularity with environmental impacts. Secondly, it is to test and analyze the model through compared case studies and assess its applicability as an effective product circularity-environmental assessment tool which indicates whether applying circular principles can improve or worsen the environmental impacts of products. To facilitate the choice of the most appropriate assessment methods for this purpose, several systematic literature reviews are performed. Firstly, a quali-quantitative assessment of several indicators to measure circular and environmental performances of products is completed whose results led to the Material Circularity Indicator (MCI) by the EMF as the most cited circular economy (CE) and bioeconomy (BE) indicator, and the Life Cycle Assessment (LCA) as the most suitable environmental impacts assessment tool within bioeconomy. Secondly, several literature integration/combination patterns between circularity and environmental assessments are detected which lead to a non-univocal consensus and to evaluations not yet consolidated. To address the research needs, a MCI-LCA methodological integration model is proposed in which compared case studies are selected in the agri-food sector (since their products encompass both biological and technical materials) to test and analyze the model. As a result, an innovative circular and environmental assessment panel of coupled products belonging to the same product category is implemented. Specifically, five scenarios are detected in which the relationship between circularity and the relative environmental impacts varies according to the trend line slope linking the product analyzed to another comparable product. Compared to studies in the current literature, the added value of the application of the MCI-LCA integrated model is to allow for a comprehensive and holistic assessment through an innovative circular (both in terms of biological and technical cycles) and environmental assessment panel of coupled products (and the relative scenarios) belonging to the same product category. As a general outcome, applying the principles of CE do not always mean reducing the environmental impact, as it depends on the type of impact category and product. The results achieved through the application of the principles of the proposed MCI-LCA integrated model make the latter validated by improving the scientific awareness on circularity and environmental impacts associated with it and linking the circular-environmental framework to suitable mitigation measures. Still, there is room for improvement: the lifetime, the recycling rate, and the circular biological cycles assumptions affect the validity; all MCI results are highly dependent on how the system boundary is defined, and the presence of rebound effects; the results are also affected by the definition of the linear scenario. A further limitation of the method is the insufficient amount of case studies that tested the viability of the proposed scenarios. Additional compared case studies are required to be applied to the proposed integrated model also to consider the detected circular-environmental scenarios as general or sector guidelines for the integrated circular-environmental assessment of products and try to bridge the gap of standardized regulations on CE measurement framework, which has led to the current nonuniform indicator approaches.

Lo scopo di questa ricerca è in primo luogo quello di proporre un approccio in cui applicare i più riconosciuti strumenti di misurazione circolare ed ambientale in modo da correlare la circolarità con gli impatti ambientali. In secondo luogo, è quello di testare ed analizzare il modello proposto attraverso dei casi di studio comparati e valutarne l'applicabilità come strumento efficace di valutazione circolare-ambientale di prodotto che indichi se l'applicazione di principi circolari può migliorare o peggiorare gli impatti ambientali di prodotto. Per facilitare la scelta dei metodi di valutazione più appropriati per questo scopo, vengono eseguite diverse revisioni sistematiche di letteratura. In primo luogo, viene completata una valutazione quali-quantitativa di diversi indicatori circolari ed ambientali di prodotto i cui risultati hanno portato al Material Circularity Indicator (MCI) sviluppato da parte dell'EMF come indicatore di Circular Economy (CE) e BioEconomy (BE) più citato, ed al Life Cycle Assessment (LCA) come strumento di valutazione degli impatti ambientali più adatto in ambito di BE. In secondo luogo, dalla letteratura vengono rilevati diversi modelli di integrazione/combinazione tra circolarità e valutazioni ambientali che portano ad un consenso non univoco ed a valutazioni non ancora consolidate. Per rispondere alle esigenze di ricerca, viene proposto un modello di integrazione metodologica tra MCI e LCA in cui vengono selezionati dei casi di studio comparati nel settore agroalimentare (poiché i loro prodotti comprendono sia materiali biologici che tecnici) per testare ed analizzare il modello. Come risultato, viene implementato un innovativo pannello di valutazione circolare ed ambientale di prodotti accoppiati appartenenti alla stessa categoria merceologica. Nello specifico, vengono rilevati cinque scenari in cui la relazione tra circolarità e relativi impatti ambientali varia a seconda della pendenza della linea di tendenza che collega il prodotto analizzato ad un altro prodotto comparabile. Rispetto agli studi presenti in letteratura, il valore aggiunto dell'applicazione del modello integrato MCI-LCA è quello di consentire una valutazione completa ed olistica attraverso un innovativo pannello di valutazione circolare (sia in termini di cicli biologici che tecnici) ed ambientale dei prodotti accoppiati (e dei relativi scenari) appartenenti alla stessa categoria merceologica. Come indicazione generale, applicare i principi della CE non significa ridurre l'impatto ambientale in quanto ciò dipende dal tipo di categoria di impatto e dal prodotto analizzato. I risultati raggiunti attraverso l'applicazione dei principi del modello integrato MCI-LCA proposto lo validano migliorando la consapevolezza scientifica sulla circolarità e sugli impatti ambientali ad essa associati, e collegando il quadro circolare-ambientale sviluppato ad idonee misure di mitigazione. Tuttavia, sono presenti margini di miglioramento: la durata, il tasso di riciclaggio e le assunzioni relative ai cicli biologici circolari influenzano la validità del modello; tutti i risultati di MCI dipendono fortemente da come vengono definiti i confini del sistema e dalla presenza di rebound effects; i risultati sono influenzati altresì dalla definizione degli scenari lineari. Un'ulteriore limitazione del metodo è l'insufficiente quantità di casi di studio che hanno testato la validità degli scenari proposti. Sono necessari ulteriori casi di studio comparati da applicare al modello integrato proposto anche per considerare gli scenari circolari-ambientali rilevati come linee guida generali o settoriali per la valutazione integrata circolare-ambientale di prodotto e cercare di colmare il gap delle normative standardizzate sul quadro di misurazione della CE che ha portato all’attuale non uniformità nei metodi di indicatori.