Towards the implementation of life cycle thinking tools within the product design process: focus on simplification strategies and end of life modelling

The European Commission has developed Initiatives, Directives, Action Plans and Regulations aiming to reduce the current level of emissions and resources consumption, and increase the involvement of enterprises and consumers toward a more sustainable development. Presently, methodologies and tools, such as Life Cycle Assessment (LCA) and Eco-Design, which have been developed to assist this path, are hardly integrated in most industrial processes of product development, especially at small and medium sized enterprises (SMEs). The challenge undertaken in this work consists in analysing critical aspects of the use of these tools and proposing appropriate solutions. The focus is on two main aspects: simplification strategies and modelling of disposal scenarios. First, scientific literature and case studies published have been analysed in order to understand needs and limits of these tools for supporting Eco-design at SMEs. On this basis a comprehensive framework to introduce a life cycle approach in the product design process has been set up. Second, a review of the models used in LCA for the end of life scenarios (EoL) has been carried out and a new proposal has been made in case of complex disposal scenarios. The concept of material pool has been introduced by developing a new EoL formula, which has been compared with existing models. The approach proposed has been tested in three case studies, two household appliances and a pedal electric cycle. The application of the simplification strategy has demonstrated that the effort for eco-design at SMEs can be significantly reduced. However, its adaptation to the different product categories also implies a preliminary significant effort to collect and share life cycle data. The EoL model presented gave confident results confirming that material pool approaches for assessing impacts at EoL stage could be a valid option since they more realistically represent the number of times a material can be recycled.

La commissione europea ha elaborato iniziative, regolamenti e piani d’azione con l’intento di ridurre il l’attuale livello di emissioni e di consumo di risorse, e di incrementare la partecipazione di aziende e consumatori verso lo sviluppo sostenibile. Al momento, strumenti e metodologie come il “Life Cycle Assessment” (LCA) e l’Eco-Design, le quali sono state sviluppate per raggiungere questi obiettivi, sono difficilmente integrate nella maggior parte dei processi industriali per lo sviluppo prodotto specialmente nelle piccole e medie imprese (PMI). L’idea esposta consiste nell’analizzare gli aspetti critici di questi strumenti e proporre soluzioni appropriate. Il focus è principalmente su due aspetti: strategie di semplificazione e modellazione di scenari di smaltimento. Per prima cosa, letteratura scientifica e casi studio pubblicati sono stati analizzati in modo da comprendere bisogni e limiti di questi strumenti per sostenere l’eco-design nelle PMI. Partendo da ciò, si è realizzata una struttura completa per introdurre l’approccio di ciclo vita nel processo di progettazione prodotto. Dopodiché, è stata effettuata una revisione dei modelli usati nell’LCA per la modellizzazione del fine vita ed è stata proposta una nuova formula per modellare sistemi di smaltimento complessi. Attraverso la nuova formula, la quale è stata comparata con modelli esistenti, è stato introdotto il concetto di “material pool”. L’approccio presentato è stato testato con due elettrodomestici è una bici a pedalata assistita. L’applicazione delle strategie di semplificazione ha dimostrato che lo sforzo nell’applicare concetti di eco-design nelle PMI è stato sensibilmente ridotto. Tuttavia, la sua implementazione implica un notevole sforzo iniziale di raccolta dati. Il modello di fine vita presentato ha dato risultati soddisfacenti confermando che l’approccio “material pool” può essere considerato più realistico in quanto tiene conto del numero di volte un materiale può essere riciclato.