Une économie traditionnelle suit un chemin linéaire «à prendre à profit». Une économie circulaire, en revanche, conserve la valeur des matériaux et des produits au sein d'une chaîne d'approvisionnement plus longtemps.
L'industrie et les décideurs politiques envisagent des réseaux d'économie circulaire pour atteindre les objectifs de durabilité. Le chercheur Ana Inés Torres crée des moyens systématiques de les aider à prendre des décisions avec moins d'ambiguïté.
« Dans une économie circulaire, l'idée est d'utiliser autant que possible d'un produit d'abord », explique Torres, professeur agrégé de génie chimique à l'Université Carnegie Mellon. « Ensuite, à la fin de la durée de vie du produit, nous incorporons le produit ou ses composants dans différentes parties de la chaîne d'approvisionnement. »
Le groupe de recherche Torres utilise des modèles mathématiques pour concevoir de meilleurs systèmes. Les articles récents proposent des cadres de conception de réseaux d'économie circulaire et appliquent ces cadres à la chaîne d'approvisionnement en polyéthylène téréphtalate (PET) aux États-Unis.
PET est l'un des plastiques les plus courants aux États-Unis, utilisés dans les bouteilles d'eau, l'emballage de coquille et les textiles, entre autres produits. Bien qu'il soit facile de recycler, la plupart des animaux de compagnie aux États-Unis se retrouvent dans des décharges, présentant une opportunité claire d'amélioration de la circularité.
Dans Ordinateurs et génie chimiqueTorres et Abdulhakeem Ahmed proposent un cadre pour concevoir et optimiser les réseaux d'économie circulaire lorsque la prise de décision implique de multiples critères. Ils ont évalué le coût, les émissions de gaz à effet de serre et la consommation de matières premières (comme mesure de la circularité). Torres et Ahmed, un doctorat en génie chimique. L'élève, a déterminé le processus de recyclage optimal pour chaque objectif individuellement et a également évalué les compromis entre les objectifs concurrents.
Leur analyse montre que la conception d'une chaîne d'approvisionnement de l'économie circulaire dès le début est plus économique et meilleure pour l'environnement à long terme que la conception d'une économie linéaire.
En utilisant PET comme étude de cas, Torres et Ahmed ont effectué une analyse techno-économique d'une économie entièrement circulaire pour TEP, par rapport à l'économie linéaire traditionnelle. Ils ont examiné la production, l'utilisation, l'élimination et le recyclage des voies de recyclage pour PET.
Les méthodes de recyclage mécanique, qui sont les plus courantes, ne changent pas la composition chimique du plastique. Les technologies de recyclage chimique utilisent des solvants et des produits chimiques pour modifier la composition des déchets plastiques, comme en séparant les polymères des additifs. Les matières premières résultantes peuvent être utilisées pour fabriquer plus de plastiques et d'autres produits. Torres et Ahmed montrent qu'une combinaison de recyclage mécanique et chimique est le meilleur choix pour les objectifs économiques et émissions. Pour maximiser la circularité, le recyclage chimique est optimal.
« Pour obtenir des solutions efficaces pour la circularité, beaucoup de personnes différentes doivent être d'accord », explique Ahmed. « Ce qui pourrait être optimal pour un système central peut ne pas être optimal pour chaque acteur individuel. »
Le groupe de recherche Torres travaille également sur des méthodes pour analyser les systèmes au niveau de l'acteur. Dans Recherche de chimie industrielle et ingénierieTorres et Daniel PERT utilisent une approche de dynamique du système pour développer un cadre modulaire pour modéliser les réseaux d'économie circulaire. À partir de leur modèle générique, ils dérivent des modèles spécifiques pour cinq acteurs (un fabricant, un consommateur, une installation de récupération de matériaux, une installation de recyclage et une terre) et les combiner pour former un réseau prototypique de la chaîne d'approvisionnement circulaire.
« Nous essayons de comprendre comment le système se comporte si chaque acteur poursuit ses propres objectifs », explique Pert, un doctorat en génie chimique. étudiant. Dans une économie circulaire, les décisions prises par un acteur affectent les opérations des acteurs en amont et en aval. Le cadre de Torres et PERT peut être utilisé pour étudier ces effets à long terme.
La plupart des cadres analytiques de l'économie circulaire sont basés sur des modèles à l'état d'équilibre. L'analyse du système à un niveau statique, cependant, ne tient pas compte des avantages à long terme qui peuvent suivre les coûts à court terme. En incorporant la dimension temporelle dans leur cadre, les chercheurs montrent comment les variations au fil du temps peuvent conduire à différents résultats.
Ils appliquent leur cadre pour comparer les effets à long terme des différentes initiatives de l'économie circulaire sur la chaîne d'approvisionnement pour les bouteilles d'animaux de compagnie à usage unique et l'emballage réutilisable de Courm-corson pour animaux de compagnie.
En simulant différents scénarios au sein de l'infrastructure existante, Torres et PERT montrent que les initiatives « ralentisses » telles que la réutilisation des produits améliorent la circularité et minimisent plus l'impact environnemental que les initiatives de « boucle proche » telles que l'augmentation du recyclage.
Les travaux du groupe de recherche Torres peuvent aider l'industrie et les décideurs politiques à déterminer les meilleures voies et processus de mise en œuvre des chaînes d'approvisionnement circulaires. Ils peuvent également généraliser leurs méthodes à d'autres problèmes, notamment la récupération des éléments de terres rares.
