Industrial Ecology and CE

Industrial Ecology: A foundation for envisioning and measuring the Circular Economy transition

By Shyaam Ramkumar – Tondo Associate

English Version

The concept of a circular economy has been quickly gaining momentum in recent years. Many local and national governments, companies from startups to SMEs to multinational corporations, and a growing number of NGOs such as Tondo are driving the push for a transformation of our current economic model towards one that is more circular, regenerative, and resilient. However, the theoretical and conceptual foundations of the circular economy have a much longer history.

The Ellen MacArthur Foundation lists seven different schools of thought that make up the basic tenets of the circular economy, one of which is Industrial Ecology. Industrial Ecology became a prominent concept with the publication of an article by Robert Frosch and Nicholas Gallopoulos in Scientific American titled “Strategies for Manufacturing”. In the article, Frosch and Gallopoulos conceptualize how industrial systems could behave more like ecological systems. Similar to the symbiotic relationships found in nature where wastes of one species are resources for another, they pondered how outputs and wastes from one industry could be inputs into another industry. The field has since evolved to encompass a set of tools and methods that can help transform value chains across cities, regions, and countries to become more circular. These tools and methods can provide a foundation for envisioning and measuring the circular economy transition.

Life Cycle Analysis

One of the main methods within Industrial Ecology is Life Cycle Analysis, or LCA. Using the LCA methodology, enables the assessment of the environmental impacts across the whole lifecycle of a product, process, or service. The methodology creates a detailed inventory of all the resources, energy, and materials required from extraction and processing to the production, distribution, use, and disposal of the good or service.

LCA is an important tool to realize the circular economy. Performing an LCA can help designers identify the total lifecycle impacts of various design and material choice decisions in the development of a circular product or process.And performing an LCA can help companies better understand the steps involved in the production, use, and disposal of their existing products and processes, allowing them to target specific parts of their value chains to reduce environmental impacts and improve their circularity.

Material Flow Analysis

Another method in the Industrial Ecology toolbox is Material Flow Analysis or MFA. Where Life Cycle Analysis evaluates the entire lifecycle of a single product or service, MFA tracks the flows of specific materials or resources within a well-defined system or spatial boundary. The methodology creates an overview of how a specific material flows between processes, as well as accumulates as stocks or inventory or waste in landfills.

MFA can be applied at various levels, from a single company, to value chains and industrial systems, and also urban systems such as cities or regions. In addition, MFA can be extended to not only track the flows of a single material or resource, but multiple materials and resources,creating a complex overview of the urban metabolism of a city or region. This provides powerful insights to companies, as well as cities and regions to better understand the flow of energy, materials, resources, and wastes through their systems and identify leakages in the systems and sources of significant waste flows. With this knowledge, circular interventions can be developed to create more closed loops within these systems to eliminate the generation of waste and identify new sources of value and opportunity.

Input-Output Analysis

Input-Output Analysis (IOA) is an economic model developed by Wassily Leontief to quantify the various interdependencies and linkages between economic sectors within a national economy. Industrial Ecology extends this method with environmental measures to analyze the environmental impacts of macroeconomic activity, an approach called Environmentally Extended Input-Output Analysis(EEIOA). This technique allows for an economy-wide analysis of which sectors are the most environmentally impactful within a national economy.

When combined with trade data from the United Nations, initiatives like the World Input Output Database, Eora MRIO, and EXIOBASE make it possible to conduct a detailed analysis of the environmental impacts of specific sectors within specific countries and how much they contribute to global emissions and other environmental impacts. EXIOBASE, in particular, is a major development since it also provides hybrid tables that are expressed in a mixture of monetary as well as material terms. This enables additional analysis of the exchange of materials, resources, and waste flows, and it is this database that is the foundation of the Circularity Gap Reporting Initiative, which measures how circular our global economy is currently.

Source: https://www.circularity-gap.world/

Utilizing EXIOBASE, the Circularity Gap Reporting Initiative constructs the flow of physical materials across different economic sectors globally to measure what percent of the world’s total material use is recovered and reused versus discarded and wasted to calculate the global circularity gap. In addition to the global analysis, The Circularity Gap Reporting Initiative has started to measure the circularity gaps of various countries, providing nations with a concrete measure of their circularity and allowing them to set targets and monitor their progress to become more circular.

The suite of methods and tools within Industrial Ecology – LCA, MFA, and EEIOA – are essential for the circular economy transition. These methods can help companies, local and national governments, and other key stakeholders to measure the current state of circularity, design and develop more circular interventions and solutions, set achievable targets towards circularity, and monitor their progress.

Versione Italiano

Ecologia Industriale: Una base per l’Immaginazione e per la misurazione della transizione Economica Circolare

Negli ultimi anni il concetto di economia circolare sta prendendo rapidamente piede. Molti governi locali e nazionali, aziende, dalle startup alle PMI alle multinazionali, e un numero crescente di ONG come Tondo stanno spingendo per una trasformazione del nostro attuale modello economico verso un modello più circolare, rigenerativo e resiliente. Tuttavia, i fondamenti teorici e concettuali dell’economia circolare hanno una storia molto più lunga.

La Ellen MacArthur Foundation elenca sette diverse scuole di pensiero che costituiscono i principi fondamentali dell’economia circolare, uno dei quali è l’Ecologia Industriale. L’ecologia industriale è diventata un concetto di spicco con la pubblicazione di un articolo di Robert Frosch e Nicholas Gallopoulos su Scientific American intitolato “Strategies for Manufacturing“. Nell’articolo, Frosch e Gallopoulos concettualizzano come i sistemi industriali potrebbero comportarsi più come sistemi ecologici. Similmente alle relazioni simbiotiche che si trovano in natura, dove gli scarti di una specie sono risorse per un’altra, hanno riflettuto su come gli output e gli scarti di un’industria potrebbero essere input per un’altra industria. Da allora il settore si è evoluto per comprendere un insieme di strumenti e metodi che possono aiutare a trasformare le catene di valore attraverso città, regioni e paesi in modo da diventare più circolari. Questi strumenti e metodi possono fornire una base per immaginare e misurare la transizione dell’economia circolare.

Analisi del ciclo di vita (LCA)

Uno dei metodi principali nell’ambito dell’ecologia industriale è l’Analisi del ciclo di vita, o LCA. L’utilizzo della metodologia LCA consente di valutare gli impatti ambientali lungo l’intero ciclo di vita di un prodotto, processo o servizio. La metodologia crea un inventario dettagliato di tutte le risorse, l’energia e i materiali necessari dall’estrazione e dalla lavorazione alla produzione, distribuzione, uso e smaltimento del bene o servizio.

L’LCA è uno strumento importante per realizzare l’economia circolare. L’esecuzione di un LCA può aiutare i progettisti a identificare gli impatti del ciclo di vita totale delle varie decisioni di progettazione e di scelta dei materiali nello sviluppo di un prodotto o di un processo circolare. E l’esecuzione di un LCA può aiutare le aziende a comprendere meglio i passaggi coinvolti nella produzione, nell’uso e nello smaltimento dei loro prodotti e processi esistenti, consentendo loro di indirizzare specifiche parti della loro catena di valore per ridurre l’impatto ambientale e migliorare la loro circolarità.

Analisi del flusso dei materiali

Un altro metodo nella cassetta degli attrezzi dell’Ecologia Industriale è l’Analisi del Flusso dei Materiali o AFM. Dove l’Analisi del ciclo di vita valuta l’intero ciclo di vita di un singolo prodotto o servizio, l’AFM traccia i flussi di materiali o risorse specifiche all’interno di un sistema o di un confine spaziale ben definito. La metodologia crea una visione d’insieme di come uno specifico materiale fluisce tra i processi, così come si accumula come stock o inventario o rifiuti nelle discariche.

L’AFM può essere applicato a vari livelli, da una singola azienda, alle catene di valore e ai sistemi industriali, ma anche ai sistemi urbani come le città o le regioni. Inoltre, l’AFM può essere esteso per tracciare non solo i flussi di un singolo materiale o risorsa, ma anche di più materiali e risorse, creando una visione d’insieme complessa del metabolismo urbano di una città o di una regione. Questo fornisce alle aziende, così come alle città e alle regioni, una potente visione d’insieme per comprendere meglio il flusso di energia, materiali, risorse e rifiuti attraverso i loro sistemi e identificare le perdite nei sistemi e le fonti di flussi di rifiuti significativi. Con questa conoscenza, si possono sviluppare interventi circolari per creare cicli più chiusi all’interno di questi sistemi per eliminare la generazione di rifiuti e identificare nuove fonti di valore e opportunità.

Analisi Input-Output

L’Analisi Input-Output (IOA) è un modello economico sviluppato da Wassily Leontief per quantificare le varie interdipendenze e i collegamenti tra i settori economici all’interno di un’economia nazionale. L’Ecologia Industriale estende questo metodo per analizzare gli impatti ambientali dell’attività macroeconomica, un approccio chiamato Environmentally Extended Input-Output Analysis (EEIOA). Questa tecnica permette di analizzare a livello economico quali sono i settori che hanno il maggiore impatto ambientale all’interno di un’economia nazionale.

In combinazione con i dati commerciali delle Nazioni Unite, iniziative come il World Input Output Database, Eora MRIO, e EXIOBASE permettono di condurre un’analisi dettagliata degli impatti ambientali di specifici settori all’interno di specifici paesi e di quanto essi contribuiscano alle emissioni globali e ad altri impatti ambientali. EXIOBASE, in particolare, è uno sviluppo importante in quanto fornisce anche tabelle ibride che sono espresse in una miscela di termini monetari e materiali. Questo permette un’ulteriore analisi dello scambio di materiali, risorse e flussi di rifiuti, ed è questo database che è alla base della Circularity Gap Reporting Initiative, che misura quanto la nostra economia globale sia attualmente circolare.

Utilizzando EXIOBASE, la Circularity Gap Reporting Initiative costruisce il flusso di materiali fisici attraverso diversi settori economici a livello globale per misurare quale percentuale dell’uso totale di materiali nel mondo viene recuperata e riutilizzata rispetto a quella scartata e sprecata per calcolare il divario di circolarità globale. Oltre all’analisi globale, la Circularity Gap Reporting Initiative ha iniziato a misurare le lacune di circolarità di vari Paesi, fornendo alle nazioni una misura concreta della loro circolarità e consentendo loro di fissare obiettivi e monitorare i loro progressi per diventare più circolari.

I metodi e gli strumenti dell’Ecologia Industriale – LCA, AFM ed EEIOA – sono essenziali per la transizione dell’economia circolare. Questi metodi possono aiutare le aziende, i governi locali e nazionali e altri stakeholder chiave a misurare lo stato attuale della circolarità,a progettare e sviluppare interventi e soluzioni più circolari, a fissare obiettivi raggiungibili verso la circolarità e a monitorare i loro progressi.


Social Share Buttons and Icons powered by Ultimatelysocial