Toward circular economy: turning waste into resources through the adoption of End of Life oriented methods and tools

Waste management and resource scarcity are becoming key issues for the modern society. Circular economy is recognized as the most effective economic model that guarantees long term sustainability by decoupling economic growth and finite resources consumption. It aims to close the loop of product lifecycles by boosting reuse and recycling, with environmental and economic benefits. This requires to efficiently manage the End of Life (EoL) phase, which represents the joining link to close the product lifecycle. However, EoL management is a complex task since it is influenced by many different aspects and stakeholders along the whole product lifecycle. The general objective of this research thesis is the definition of a holistic framework to monitor product EoL during the most affecting phases. The final aim is to develop a set of methodologies and tools able to support the different phases of the decision-making process (from conception to EoL management), in order to design products with improved performances in terms of disassemblability, maintainability, de-manufacturing and EoL. The proposed EoL-oriented framework integrates four innovative methodologies and tools: (i) the Target disassembly methodology to assess the disassemblability through quantitative metrics, (ii) the LeanDfD tool to identify product criticalities, (iii) the Disassembly Knowledge (DK) methodology to support the redesign phase and (iv) the Collaborative EoL platform to favour the sharing of relevant data and materials. The outcomes have been validated in two case studies. The first one, focused on a washing machine, demonstrated that the proposed design methodologies and tools are effective means to support the redesign phase oriented toward the improvement of disassemblability and EoL performances. The second one, focused on the electronics sector, confirmed the usefulness of an EoL management platform in supporting the decision-making process, toward the implementation of reuse scenarios.

La gestione dei rifiuti e la scarsità di risorse stanno diventando problemi primari per la società moderna. L’economia circolare è riconosciuta il più efficace modello per garantire sostenibilità di lungo termine, grazie al disaccoppiamento tra lo sviluppo economico e il consumo di risorse. Essa mira a realizzare cicli di vita chiusi, sfruttando il riuso e il riciclo, con rilevanti benefici sia economici che ambientali. Questo richiede un’efficiente gestione del fine vita, che rappresenta l’anello di congiunzione per la chiusura del ciclo vita. La gestione del fine vita è però un’attività complessa e influenzata da numerosi aspetti e attori. L’obiettivo del presente lavoro di ricerca è la definizione di un framework che permetta di monitorare il fine vita durante le fasi più influenti. Lo scopo finale è lo sviluppo di una serie di metodologie e strumenti per supportare le diverse fasi del processo decisionale, al fine di progettare prodotti con performances migliorate in termini di disassemblabilità, manutenibilità e fine vita. Il framework proposto integra quattro innovative metodologie e strumenti: (i) la Metodologia per la stima della disassemblabilità attraverso indicatori quantitativi, (ii) lo Strumento software LeanDfD, per l’identificazione delle criticità di prodotto, (iii) la Metodologia Disassembly Knowledge, per supportare la fase di riprogettazione e (iv) la Piattaforma Collaborativa, per favorire la condivisione di informazioni e materiali. I risultati del lavoro di tesi sono stati validati attraverso due casi studio. Il primo, riguardante una lavatrice, ha dimostrato che le metodologie e gli strumenti sviluppati rappresentano mezzi utili per supportare la riprogettazione orientata a migliorare le performances di disassemblabilità e fine vita. Il secondo, riguardante il settore elettronico, ha confermato l’utilità della piattaforma di gestione del fine vita per supportare il processo decisionale mirato all’implementazione di scenari di riuso.