Studio di sistemi industriali complessi ai fini di promuovere progetti di economia circolare nel riutilizzo di specifiche categorie di scarti industriali

This doctoral research investigates the development and optimization of complex industrial systems aimed at promoting circular economy strategies and sustainable production. The study focuses on the systematic reuse of industrial by-products and waste materials within traditional and emerging manufacturing sectors. By integrating experimental analysis, process modeling, and Life Cycle Assessment (LCA), the research evaluates the environmental and technological performance of processes that replace virgin raw materials with recycled or secondary inputs. The work encompasses several industrial case studies, including the reuse of ceramic by-products in traditional ceramic mixtures, the transformation of textile waste into secondary raw materials for sustainable textile manufacturing, and the valorization of post-consumer polycarbonate (PC) waste into high-performance, eco-friendly products. Each case study contributes to a broader understanding of how industrial symbiosis and process innovation can minimize resource consumption, reduce environmental burdens, and foster circular production models. LCA results demonstrate significant potential for reducing greenhouse gas emissions, energy demand, and material depletion when recycled or recovered materials are strategically integrated into production systems. Furthermore, the research highlights the technical, economic, and regulatory challenges associated with scaling up these circular strategies within industrial contexts. Overall, this thesis contributes to advancing sustainable industrial engineering by providing a comprehensive framework for assessing and implementing circular economy solutions across different sectors. The outcomes support the transition toward more resilient and resource-efficient manufacturing systems, aligning with the global objectives of sustainability and decarbonization.

La ricerca oggetto del corso di dottorato esplora lo sviluppo e l'ottimizzazione di sistemi industriali complessi finalizzati alla promozione di strategie di economia circolare e di produzione sostenibile. Lo studio si concentra sul riutilizzo sistematico di sottoprodotti industriali e materiali di scarto all'interno di settori manifatturieri tradizionali ed emergenti. Integrando analisi sperimentale, modellizzazione dei processi e Valutazione del Ciclo di Vita (LCA), la ricerca analizza le performance ambientali e tecnologiche dei processi che sostituiscono le materie prime con materiali riciclati o secondari. Il lavoro include diversi casi studio industriali, tra cui il riutilizzo di sottoprodotti ceramici in miscele ceramiche tradizionali, la trasformazione dei rifiuti tessili in materie prime secondarie per la produzione tessile sostenibile e la valorizzazione dei rifiuti di policarbonato a fine vita in prodotti ecocompatibili ad alte prestazioni. Ogni caso studio contribuisce a una comprensione più ampia di come la simbiosi industriale e l'innovazione dei processi possano ridurre il consumo di risorse, diminuire gli impatti ambientali e favorire modelli produttivi circolari. I risultati della LCA dimostrano un potenziale significativo nel ridurre le emissioni di gas a effetto serra, il consumo di energia e l’utilizzo delle risorse naturali quando materiali riciclati o recuperati vengono integrati strategicamente nei sistemi produttivi. Inoltre, la ricerca mette in evidenza le sfide tecniche, economiche e normative legate alla scalabilità di queste strategie circolari nei contesti industriali. Complessivamente, questa tesi contribuisce alla transizione verso l'ingegneria industriale sostenibile, fornendo un quadro complessivo per la valutazione e l'implementazione di soluzioni di economia circolare in diversi settori. I risultati supportano il passaggio verso sistemi produttivi più resilienti ed efficienti nell'uso delle risorse, allineandosi con gli obiettivi globali di sostenibilità e decarbonizzazione.