Use and consumption of plastics in industrial processes. New model for the strategic management of environmental impacts.

Plastic materials are ubiquitous in the production system and everyday life, and recent estimates predict a significant growth in demand in the coming years. Due to the large production volumes (and consequently generated waste), significant environmental impacts are associated with the life cycle of plastic materials. In the last thirty years, several institutional positions have been taken to limit the environmental impacts associated with the sector. In response, the industrial sector has investigated and taken actions to optimize the use of plastics and to evaluate alternative materials or feedstocks. However, this transition, if not supported by robust assessments of the actual environmental sustainability of alternatives, risks having opposite effects to those desired. For this reason, even the most recent European directives and strategies recognize the key role of environmental sustainability metrics and tools. Among these, Life Cycle Assessment (LCA) is by far the most widely used and recognized tool. However, the application of LCA shows some critical issues that may undermine its ability as a decision-making support tool, primarily the subjectivity of some methodological choices. In this context, the aim of this research is to develop a new framework integrated with the structure of LCA (as described by the ISO 14044 standard) that can support the decision-making process under conditions of methodological uncertainty. To develop this new methodological framework, comparative LCA studies on plastic materials and their main alternatives were reviewed, identifying the most critical aspects in the scope definition and results interpretation. Based on the outcomes of the literature review, the characteristics of the new framework were defined and subsequently tested in three case studies. The case studies were selected to cover the two sectors with the highest demand for plastics (packaging and construction materials) and the main categories of material (virgin, recycled, fossil-based, bio-based plastics, and paper-based materials). The framework proved to be effective and able to support the decision-making process. The main perspectives for future research concern the generalization of the framework to other sectors and other LCA approaches, such as integration into ex-ante LCA studies.

I materiali plastici sono onnipresenti nel settore produttivo e nella vita quotidiana, inoltre le più recenti stime prevedono una significativa crescita della domanda nei prossimi anni. Anche a causa dei grandi volumi di produzione (e quindi di rifiuti generati), al ciclo di vita dei materiali plastici sono associati gravi problemi ambientali. Negli ultimi trent’anni sono state numerose le prese di posizione istituzionali volte a limitare gli impatti ambientali associati al settore. In risposta il comparto produttivo ha indagato e intrapreso azioni per efficientare l’utilizzo delle plastiche oppure per valutare materiali o feedstock alternativi. Questa transizione, se non supportata da robuste valutazioni sull’effettiva sostenibilità ambientale delle alternative, rischia di portare ad effetti opposti a quelli desiderati. Per questa ragione anche le più recenti direttive e strategie europee riconoscono il ruolo chiave delle metriche e dei tool di sostenibilità ambientale. Tra questi, l’analisi del ciclo di vita (LCA) è di gran lunga lo strumento più utilizzato e riconosciuto. L’applicazione dell’LCA mostra però delle criticità che rischiano di minare la sua capacità come strumento a supporto del processo decisionale, in primis la soggettività di alcune scelte metodologiche. Alla luce di questo contesto, l’obiettivo della presente ricerca è di sviluppare un nuovo framework integrato con la struttura del LCA (così come descritta dallo standard ISO 14044) in grado di supportare il processo decisionale in condizioni di incertezza metodologica. Per sviluppare la proposta metodologica è stata condotta un’analisi degli studi LCA comparativi relativi ai materiali plastici e alle principali alternative, che ha permesso di dettagliare gli aspetti più critici della definizione del campo di applicazione e nella fase di interpretazione dei risultati. Sono stati quindi definiti i requisiti del nuovo framework metodologico, che è stato testato in tre casi studi. I casi studio sono stati selezionati in modo tale da coprire i due settori a più alta domanda di plastiche (imballaggi e materiali da costruzione) e le principali tipologie di materiale (plastiche vergini, riciclate, fossili e bio-based, nonché materiali cellulosici). Il framework si è dimostrato efficace ed in grado di supportare il processo decisionale. Le principali prospettive di ricerche future riguardano la generalizzazione del framework ad altri settori e produttivi ed altri ambiti di valutazione, come l’integrazione in studi LCA ex-ante.