Filiere circolari: tecnologie digitali per la riprogettazione del ciclo delle risorse

Oggi è fondamentale accelerare la transizione verso industrie “circolari”. Ciò richiede il completo ripensamento e la riprogettazione delle filiere lineari prevalenti, secondo i principi dell’Economia Circolare, verso lo sviluppo di Filiere Circolari. Il tema è stato approfondito in un articolo scritto da Giovanni Francesco Massari, Raffaele Nacchiero e Ilaria Giannoccaro.


Le filiere circolari sono sistemi autosufficienti progettati per operare in modo “riparativo e rigenerativo“. Ciò avviene recuperando il valore residuo dai sottoprodotti, estraendo nuovo valore dalle risorse a fine vita, prolungando la vita dei prodotti il più a lungo possibile e aumentando l’efficienza delle risorse.


La transizione verso catene di approvvigionamento circolari si realizza con successo attraverso l’adozione collettiva di modelli di business circolari da parte di più soggetti. Questi modelli trasformano la gestione lineare delle risorse prevalente lungo la catena di fornitura chiudendo, rallentando, intensificando, restringendo e dematerializzando i flussi di risorse, portando a specifici archetipi di filiere circolari.


Finora sono stati sviluppati diversi framework di riferimento per riassumere il ruolo vitale delle tecnologie digitali nell’implementazione delle strategie di Economia Circolare, delle dimensioni dei Modelli di Business Circolare, dell’efficienza delle risorse e di altre pratiche sostenibili, il tutto senza collegarle a uno specifico archetipo di Filiera Circolare.


Cosa sono le filiere circolari?

In letteratura, gli studiosi hanno definito le filiere circolari in modi diversi. Tuttavia, tutti convergono verso l’integrazione del pensiero dell’economia circolare in tutte le fasi della catena di fornitura e l’attuazione di strategie di economia circolare da parte degli stakeholder coinvolti.


Ad esempio, Genovese et al. (2017) si concentrano sulle catene di fornitura circolari “deviando i prodotti usati dall’essere scartati come rifiuti attraverso il recupero di valore e il riutilizzo nella produzione di prodotti secondari”. D’altro canto, Nasir et al. (2017) definiscono le Circular Supply Chains come quelle che “consentono ai prodotti alla fine del loro ciclo di vita di rientrare nella catena di fornitura come input di produzione attraverso il riciclo, il riutilizzo o la rifabbricazione”, e Mangla et al. (2018) come un “sistema di produzione riparativo, in cui le risorse entrano in un ciclo infinito di riutilizzo, rifabbricazione e riciclo”.



Le filiere circolari si configurano come ecosistemi auto-rigenerativi che integrano un elevato numero e varietà di soggetti interessati in una rete connessa. Estraggono nuovo valore dalle risorse a fine vita, prolungano la vita dei prodotti e aumentano l’efficienza delle risorse, idealmente verso condizioni operative a rifiuti zero. Nelle catene di approvvigionamento circolari, le risorse si muovono lungo le catene di approvvigionamento in avanti, originariamente separate, e le catene di approvvigionamento inverse.


Classificare gli archetipi delle filiere circolari

Diversi archetipi di filiera circolare possono emergere dalla chiusura, dal rallentamento, dal restringimento, dall’intensificazione e dalla dematerializzazione dei cicli delle risorse. Il principio della chiusura dei cicli delle risorse ha lo scopo di creare nuovo valore attraverso la raccolta di prodotti non funzionali nella loro fase di fine vita. Poi vengono trasformati in nuove risorse di valore, attraverso processi di riciclo e/o riutilizzo da parte di industrie partner.


Le filiere circolari sono caratterizzate da reti lunghe e strutturate di interdipendenze multiple che facilitano il flusso dei prodotti da trasformare.

Un esempio interessante è la filiera di Plastics for Change, che ricicla i rifiuti di plastica per generare nuove materie plastiche che possono essere reimmesse sul mercato. È caratterizzata da un lungo ciclo composto dai seguenti attori: il raccoglitore di rifiuti che recupera e raccoglie la plastica recuperata; il rottamatore che effettua una prima separazione del materiale recuperato; l’aggregatore in franchising che effettua una seconda separazione del materiale; il produttore di granuli che trasforma i rifiuti in granuli di plastica; il produttore che converte i granuli ottenuti in imballaggi utilizzabili; il marchio che ottiene gli imballaggi e li immette sul mercato dei consumatori.


Il principio del restringimento degli anelli delle risorse implica l’aumento dell’efficienza delle risorse riducendo l’uso di materiali ed energia per la fabbricazione dei prodotti, attraverso l’eco-design. Le filiere circolari per l’intensificazione dei cicli delle risorse elaborano modelli strutturali di filiera che consentono una fase di utilizzo più intensivo del valore dei materiali e dei prodotti in circolazione. Le filiere circolari per la dematerializzazione dei cicli delle risorse rappresentano forse il caso più complesso e dirompente di riconversione circolare del modello tradizionale di filiera. Esse mirano a trasformare completamente il flusso a valle verso i clienti con un sistema di servizi che elimina gli svantaggi derivanti dalla proprietà-acquisizione da parte dei clienti, aumentando la longevità dei prodotti stessi.


Risultati delle analisi del contenuto

I risultati delle analisi del contenuto sono organizzati per rispondere alle seguenti domande di ricerca:

1 Quale capacità di filiera è necessaria per la progettazione di uno specifico archetipo di filiera circolare?

2 Quale tecnologia digitale permette di progettare uno specifico archetipo di filiera circolare?


A tal fine, gli autori hanno effettuato una classificazione tematica dell’insieme finale di campioni, raggruppandoli progressivamente in due gruppi. Il primo comprende gli studi che indagano le capacità di filiera utili per la progettazione di un determinato archetipo di Filiera Circolare, mentre il secondo include quelli che studiano le Tecnologie Digitali che influenzano la progettazione di un determinato archetipo di Filiera Circolare.


Quale capacità di approvvigionamento è necessaria per la progettazione di un certo archetipo di filiera circolare?

In primo luogo, gli autori hanno esplorato quali capacità della catena di approvvigionamento sono necessarie per la progettazione di un certo archetipo di filiera circolare. Queste includono la collaborazione intrasettoriale, la collaborazione intersettoriale, la flessibilità, la visibilità e la tracciabilità.


Per quanto riguarda la collaborazione intrasettoriale, l’autore ha sottolineato che un fattore chiave della collaborazione di filiera è la condivisione delle informazioni. La collaborazione intrasettoriale è quella che si instaura tra due o più imprese appartenenti allo stesso settore della supply chain. È un prerequisito per la chiusura, il rallentamento, il restringimento e l’intensificazione dei loop di risorse, che influenzano la progettazione dei corrispondenti archetipi di filiera circolare.


Le filiere circolari richiedono anche collaborazioni intersettoriali. Esse coinvolgono due o più imprese al di là dei confini settoriali originari, operando quindi lungo catene di fornitura diverse. Attraverso di esse, un gran numero di sottoprodotti, risorse a fine vita e materiali recuperati diventano utili per diversi settori industriali.


Nella letteratura sulla gestione della catena di fornitura, la flessibilità si riferisce alla capacità della catena di fornitura di reagire tempestivamente alle dinamiche del mercato con una perdita minima in termini di prestazioni. La flessibilità viene declinata in diversi tipi e costrutti a seconda della fase della supply chain in cui viene studiata. Ad esempio, la flessibilità della produzione e del prodotto, la flessibilità degli acquisti e la flessibilità della logistica.


D’altra parte, la visibilità è definita come la capacità di accedere e condividere le informazioni rilevanti lungo la catena di approvvigionamento. La visibilità è un prerequisito fondamentale per la chiusura dei cicli delle risorse, dato il potenziamento del riciclo inverso, la migliore integrazione delle aziende a valle nelle operazioni di riciclo, nelle strategie di recupero delle risorse e nei processi logistici inversi, nonché il miglioramento delle prestazioni del riciclo e dei canali.


Infine, la tracciabilità della catena di approvvigionamento è stata analizzata come fattore determinante per la progettazione di catene di approvvigionamento circolari. Gli studi hanno rilevato che la tracciabilità è un prerequisito per la chiusura dei loop delle risorse, in termini di implementazione della strategia di termovalorizzazione, gestione e riduzione dei materiali di imballaggio sprecati, tracciabilità della qualità dei prodotti verdi, riciclabilità e controllo delle impronte di carbonio.


Quale tecnologia digitale consente di progettare uno specifico archetipo di filiera circolare?

Le tecnologie digitali sono descritte come in grado di consentire la progettazione di specifici archetipi di filiera circolare chiudendo, rallentando, intensificando, restringendo e dematerializzando i flussi di risorse. Queste includono le tecnologie di Big Data Analytics, Intelligenza Artificiale, Additive Manufacturing, Internet of Things, Blockchain e Cloud Computing.


I Big Data Analytics consentono ai decisori di analizzare grandi volumi di dati lungo tutta la catena del valore. Questi possono riguardare i prodotti fabbricati, le condizioni di mercato, i comportamenti dei consumatori, le attività di produzione… Ciò è utile per ridurre i loop delle risorse all’interno della stessa fase della catena di approvvigionamento o tra fasi diverse.


Prevedendo la disponibilità di materiali di scarto e la domanda di beni sul mercato, l’intelligenza artificiale (AI) consente all’azienda di ottimizzare la catena del valore eliminando lo stoccaggio inutile e le possibili carenze. Riducendo i costi e aumentando i ricavi, l’IA consente di effettuare operazioni di raccolta e riciclaggio dei rifiuti, chiudendo e rallentando i cicli delle risorse.


Le tecnologie di fabbricazione additiva forniscono alle aziende soluzioni innovative e flessibili per la progettazione e la fabbricazione di prodotti circolari. Consentono alle aziende di soddisfare le richieste dei clienti di articoli di alta qualità nei tempi previsti, con meno rifiuti ed emissioni.


Le tecnologie dell’Internet delle cose consentono agli oggetti fisici di essere collegati digitalmente per rilevare, monitorare e interagire all’interno di un’azienda e tra l’azienda e la sua catena di fornitura. Ciò consente di tracciare e rintracciare i materiali durante l’intero ciclo del prodotto.


La tracciabilità continua delle risorse, dell’inventario, dei sottoprodotti, delle materie prime secondarie e dei rifiuti è possibile grazie alla piena integrazione delle tecnologie Blockchain (BC). Può anche contribuire alla ristrutturazione e al riciclaggio da parte di produttori e consumatori, tracciando i flussi di materiali e risorse.


Infine, le tecnologie di cloud computing (CC) hanno sconvolto i processi produttivi, fornendo un approccio in rete e distribuito per le imprese manifatturiere collaborative. Le piattaforme di cloud computing consentono pratiche di riciclaggio. Ad esempio, le aziende che fanno parte di reti di simbiosi industriale possono condividere informazioni sui flussi di sottoprodotti che le attraversano.



Conclusioni

Negli ultimi anni, la progettazione di filiere circolari sta diventando una delle preoccupazioni più pressanti sia per gli studiosi che per i manager della filiera, in quanto influisce sullo sviluppo sostenibile delle popolazioni attuali e future.


Le filiere circolari operano infatti come sistemi autosufficienti progettati per operare in modo “riparativo e rigenerativo”, recuperando il valore residuo dai sottoprodotti, estraendo nuovo valore dalle risorse a fine vita, estendendo la vita del prodotto il più a lungo possibile e aumentando l’efficienza delle risorse.


Secondo studi precedenti, ciò si ottiene con successo attraverso l’adozione collettiva di modelli di business circolari da parte di più parti interessate, cioè quelle interne ed esterne ai confini della catena di approvvigionamento originale. I modelli di business circolari trasformano la gestione lineare delle risorse prevalente lungo la catena di approvvigionamento chiudendo, rallentando, intensificando, restringendo e dematerializzando i flussi di risorse, dando così vita a specifici archetipi di filiera circolare.


Questo studio fornisce alcune implicazioni pratiche. In primo luogo, suggerisce ai manager di prestare maggiore attenzione ai loop di risorse, che rappresentano elementi chiave per la transizione da catene di fornitura lineari a catene di fornitura circolari. In secondo luogo, questo studio aumenta le conoscenze dei manager sul gioco delle capacità come prerequisito per la progettazione di specifici archetipi di filiera circolare. In terzo luogo, gli autori forniscono ai manager indicazioni e linee guida utili su come sfruttare al massimo le tecnologie digitali per consentire la creazione di una catena di fornitura circolare. In questo modo, possono contrastare alcune barriere che ostacolano la progettazione di filiere circolari, come ad esempio la mancanza di coordinamento e collaborazione, il raggiungimento della trasparenza attraverso gli stakeholder, l’incertezza dei ritorni degli investimenti nelle tecnologie digitali.


Contatti

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Questo testo è un estratto di un articolo pubblicato con il seguente riferimento: “G.F. Massari, R. Nacchiero, I. Giannoccaro, Digital technologies for resource loop redesign in circular supply chains: a systematic literature review, Resour. Conserv. Recycl. Adv. (2023), Articolo 200189”.

Il testo può essere letto integralmente a questo link.

Ilaria Giannoccaro

Ilaria Giannoccaro è professore ordinario di Ingegneria gestionale e aziendale e nel 2018 è diventata vicedirettore del Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management del Politecnico di Bari. Coordina il gruppo di ricerca “Intelligenza Collettiva”, presso il Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management, che studia e analizza i fenomeni complessi e le dinamiche evolutive dei sist... Continua a leggere

Ilaria Giannoccaro è professore ordinario di Ingegneria gestionale e aziendale e nel 2018 è diventata vicedirettore del Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management del Politecnico di Bari. Coordina il gruppo di ricerca “Intelligenza Collettiva”, presso il Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management, che studia e analizza i fenomeni complessi e le dinamiche evolutive dei sistemi collettivi socio-tecnici. Nel 2019 è diventata referente del Politecnico di Bari per ICESP – Italian Circular Economy Stakeholders Platform. È coordinatrice del Master post-laurea di II livello “Circular Economy” del Politecnico di Bari. La sua attività di ricerca scientifica si concentra principalmente sui temi della gestione integrata di catene logistiche lineari e circolari, da un punto di vista strategico e operativo, e della simulazione agent-based di sistemi di impresa, reti di simbiosi industriale e team organizzativi.

Tra il 2011 e il 2015, Ilaria Giannoccaro è stata visiting scholar presso il Dipartimento di Supply Chain Management dell’Arizona State University e nel 2018 visiting professor presso il Santa Fe Institute. Nel 2021 è stata accolta come membro del comitato scientifico del Freight Leaders Council. È autrice di oltre 150 pubblicazioni su riviste e ha partecipato a numerose conferenze internazionali sull’economia circolare.