Logistics is challenging in a circular economy

Circular economy is growing. We hear an increasing amount of stories about both successful and failed business models. Logistics plays a key role in the success of new business models for circular economy. At the same time, the required logistics poses a challenge, since it is significantly different from current operating models and logistic structures. How can the logistics of circular economy be made efficient, smooth and reasonably priced in Finland?

VTT’s recent AARRE project studied logistics and associated networks from the perspective of various business models for circular economy. The keys to functional future logistics are improving the sharing of information, close collaboration between companies and consumers, matching logistic infrastructure to the needs of circular economy and creating novel logistic services.

What is logistics like in circular economy and what challenges are involved?

In circular economy, materials will not end up as waste. Instead, they circulate within and between different supply chains, and are often transformed. The logistics of circular economy faces several challenges, such as poor predictability of material streams, small batches, low financial value of the material and variation of the material and its quality. For example, how can we transport low-value material cost-efficiently, ecologically and at the right time to a factory that manufactures products from secondary raw materials? Logistics will also grow in importance as companies and consumers switch from ownership to the use of services. How can one obtain a shared steam cleaner or a rented welding machine easily and economically, and how does the return logistics work?

Cost-efficient and ecological supply chain management will be a fundamental requirement of a well-functioning circular economy. According to companies working in circular economy, the logistics costs of circular economy are, for the most part, too high. The supply chain is missing services and operators. Collaboration between companies and segments is still low. In many cases, these shortcomings form an obstacle for new business in circular economy, or impair its profitability significantly.

How to respond to the challenges?

One of the key factors is the use of digitalisation in all phases of the supply chain, from the designer’s desk to return logistics. Circular economy highlights the importance of efficient control of material streams: accurate monitoring, traceability and novel logistics solutions. Building functional logistics requires collaboration among the parties, including cross-segment collaboration and co-operation between competitors. Legislation should also support logistic solutions of circular economy, for example by allowing more flexible intermediate storage for waste that will end up as secondary raw material.

Check list for circular economy logistics

Below is a summary of key factors identified in the AARRE project, and good practices for responding to the associated challenges.

Collaboration and the lack of collaboration in the network

  • Who are your key partners? Increase collaboration with them by developing new operating methods together.
  • Invest in establishing trust.
  • What information is critical for the logistics of circular economy? Create new ways of sharing this information.
  • If necessary, find partners outside your segment.

Digitalisation! What can you do with it?

  • Digitalisation will be an important enabler of the management of the supply chain (circle) of circular economy
  • Built-in ID tags detailing the content and usage history of a product will help in the refurbishing of products and reuse of product materials.
  • Information about location and needs improve the predictability and transparency of streams.
  • Various platform solutions enable material streams to be connected between parties, which improves the efficient utilisation of storage and transport capacity.
  • Forecast return streams by leveraging Big Data and information obtained from consumers themselves.

Logistic costs

  • Join forces with local actors. Combining volumes across sectors increases the efficiency of transport and warehousing.
  • Use your transport capacity at its maximum capacity. This too requires collaboration across companies and sectors.
  • Leverage digitalisation.

Efficiency or inefficiency of the entire supply chain

  • Actions that support the logistics of circular economy can be made already at the product design phase.
  • Encourage consumers to participate in return logistics by adopting a use-based business model or awarding users for returns.
  • Study start-up companies to get ideas about novel supply chain arrangements.

Logistics service providers as pioneers of circular economy

Circular economy requires a large number of new services from logistics companies. Recycled materials need flexible, versatile, correctly located or mobile storage services. Consumers are predicted to adopt a more active role, which creates more business opportunities, for example in trade between consumers. Logistics of circular economy needs a wide range of IT services, for example utilisation of data from sensors along the delivery circle, and a smarter combination of transport needs. The logistics of circular economy will also need a significant amount of new technologies. Development of services serves to promote wide-scale adoption of circular economy, while opening significant business opportunities for logistics and technology companies both in Finland and in export markets.

For more information, please visit:  www.vtt.fi/sites/AARRE
or follow on Twitter @AarreResearch

outikettunen


Outi Kettunen
Senior Scientist
outi.kettunen(a)vtt.fi
Twitter: @outi_kettunen

 

Maria Antikainen VTT


Maria Antikainen

Senior Scientist
maria.antikainen(a)vtt.fi
Twitter: @MariaAntikainen

 

 

Anna Aminoff VTT
Anna Aminoff 
Erikoistutkija
anna.aminoff(a)vtt.fi
Twitter: @AminoffAnna

 

 

Headed by VTT, the AARRE project created new, user-driven circular economy business activities. The project was a networked research project (2015–2017) being undertaken in partnership with the business sector, with Tekes as the main funder. In addition to VTT, the other research organisations involved were the Finnish Environment Institute (SYKE) and the Consumer Society Research Centre of the University of Helsinki. The partners in the AARRE project were Lassila & Tikanoja, Destaclean, Kierrätysverkko, CoreOrient, Eurokangas, Not Innovated Here, as well as the Chemical Industry Federation of Finland, and the Federation of Finnish Technology Industries. The AARRE project ended on 30 November 2017.

Kiertotalouden logistiikka on haaste, mutta selätettävissä!

Kiertotalous kasvaa. Kuulemme yhä enemmän tarinoita sekä menestyksekkäistä bisnesmalleista että sellaisista, jotka eivät ole lähteneet lentoon. Logistiikan rooli on olennainen uusien kiertotalouden liiketoimintamallien onnistumisessa. Samalla se on haastavaa, koska se poikkeaa huomattavasti tähänastisista toimintatavoista ja logistisista rakenteista. Miten kiertotalouden logistiikasta sitten saadaan tehokasta, sujuvaa ja kohtuuhintaista Suomessa?

VTT:n juuri päättyneessä AARRE-projektissa tutkittiin logistiikkaa ja siihen liittyviä verkostoja erilaisten kiertotalouden liiketoimintamallien kannalta. Avaimina tulevaisuuden toimivaan logistiikkaan ovat mm. tiedon jakamisen parantaminen, tiivis yhteistyö yritysten välillä ja kuluttajien kanssa, logistiikan infrastruktuurin sovittaminen kiertotalouden tarpeisiin sekä uudenlaisten logististen palveluiden luominen.

Millaista logistiikka on kiertotaloudessa ja mitä haasteita siinä on?

Kiertotaloudessa materiaalit eivät päädy jätteiksi. Sen sijaan ne kiertävät toimitusketjussa ja eri toimitusketjujen välillä, usein myös muotoaan muuttaen. Kiertotalouden logistiikkaan tuovat haasteita mm. materiaalivirtojen huono ennustettavuus, pienet erät, materiaalin vähäinen taloudellinen arvo sekä materiaalin ja sen laadun monimuotoisuus. Miten esimerkiksi saadaan hoidettua vähäarvoisen materiaalin toimitus uusiotuotteita valmistavalle tehtaalle kustannustehokkaasti, ympäristöystävällisesti ja oikealla ajoituksella? Logistiikan merkitys kasvaa myös, kun yritykset ja kuluttajat siirtyvät omistamisesta palvelujen käyttäjiksi. Kuinka yhteiskäytössä olevan höyrypesurin tai vuokratun hitsauskoneen saa vaivattomasti ja edullisesti, ja miten palautuksen logistiikka hoidetaan?

Toimitusketjujen hallinta taloudellisesti ja ekologisesti on toimivan kiertotalouden perusedellytys. Kiertotaloudessa toimivien yritysten mukaan kiertotalouden logistiikan kustannukset ovat pääosin liian korkeita. Toimitusketjusta puuttuu palveluita ja toimijoita. Yritysten ja eri toimialojen välinen yhteistyö on vielä vähäistä. Monessa tapauksessa nämä muodostuvat esteiksi pyörittää uutta kiertotalouden liiketoimintaa, tai ne huonontavat merkittävästi uuden liiketoiminnan kannattavuutta.

Miten haasteisiin voi vastata?

Yksi avaintekijöistä on digitalisaation hyödyntäminen kaikissa toimitusketjun vaiheissa suunnittelupöydältä aina paluulogistiikkaan asti. Kiertotaloudessa korostuu tehokas materiaalivirtojen hallitseminen: tarkka seuranta, jäljitettävyys ja uudenlaiset logistiikkaratkaisut. Toimivan logistiikan rakentaminen vaatii yhteistyötä eri osapuolien kesken, sisältäen myös toimialat ylittävän ja kilpailijoiden välisen yhteistyön. Myös lainsäädännön täytyy tukea kiertotalouden logistisia ratkaisuja, esimerkiksi sallimalla uusioraaka-aineeksi päätyvän jätteen välivarastoinnin nykyistä joustavammin.

Kiertotalouden logistiikan check-list

Alle on kerätty AARRE projektissa tunnistettuja avaintekijöitä ja hyviä toimintatapoja niihin liittyviin haasteisiin.

Yhteistyö ja sen puute verkostossa

  • Ketkä ovat avainkumppaneitasi? Kehitä heidän kanssa uusia toimintatapoja yhteistyön lisäämiseksi.
  • Panosta luottamuksen rakentamiseen.
  • Mikä tieto on olennaista kiertotalouden logistiikassa? Rakenna sille uusia tiedonjakotapoja.
  • Etsi tarvittaessa uusia kumppaneita myös oman toimialan ulkopuolelta.

Digitalisaatio! Mitä sillä voi tehdä?

  • Digitalisaatio tulee olemaan kiertotalouden toimitusketjun (kehän) tehokkaan hallinnan tärkeä mahdollistaja.
  • Tuotteiden sisältö ja käyttöhistoria mukana kulkevissa tunnistimissa helpottaa mm. kunnostusta ja tuotteiden sisältämän materiaalin uudelleen hyödyntämistä.
  • Sijainti- ja tarvetieto parantavat mm. virtojen ennakoitavuutta ja läpinäkyvyyttä.
  • Erilaiset alustaratkaisut mahdollistavat materiaalivirtojen yhdistämisen eri osapuolien välillä ja sitä kautta varastointi- ja kuljetuskapasiteetin tehokkaan hyödyntämisen.
  • Hyödynnä mm. big dataa ja kuluttajilta itseltään saatavaa tietoa paluuvirtojen ennakoinnissa.

Logistiikkakustannukset

  • Hyödynnä paikallisuutta. Volyymien yhdistäminen yli toimialarajojen mahdollistaa kuljetusten ja varastoinnin tehostamisen.
  • ”Vie mennessäs, tuo tullessas”. Myös tässä tarvitaan usein yritysten toimialarajojakin ylittävää yhteistyötä.
  • Hyödynnä digitalisaatiota.

Koko toimitusketjun tehokkuus tai tehottomuus

  • Kiertotalouden logistiikkaa tukevia ratkaisuja voi tehdä jo tuotteen suunnitteluvaiheessa.
  • Kannusta kuluttajia osallistumaan paluulogistiikkaan esimerkiksi käyttöön perustuvalla liiketoimintamallilla sijaan tai palauttamisesta palkitsemalla.
  • Start-upeilta voi oppia ennakkoluulottomista toimitusketjun järjestelyistä.

Logistiikkapalvelun tarjoajat edistämisen etujoukoissa

Kiertotaloudessa tarvitaan lukuisa määrä uudenlaisia palveluita logistiikka-alan yrityksiltä. Kierrätysmateriaalille tarvitaan joustavia, monikäyttöisiä ja oikein sijoitettuja tai siirrettäviä varastointipalveluita. Kuluttajien roolin ennustetaan muuttuvan aktiivisemmaksi, mikä tuo liiketoimintamahdollisuuksia mm. kuluttajien välisen kaupan jakelulogistiikkaan. Kiertotalouden logistiikkaan tarvitaan myös monenlaisia IT-palveluja, esimerkiksi toimituskehän varrelta erilaisista sensoreista saatavan datan hyödyntämiseen ja kuljetustarpeiden nykyistä älykkäämpään yhdistämiseen. Kiertotalouden logistiikassa tullaan tarvitsemaan myös huomattava määrä uusia teknologioita. Palveluiden kehittäminen edistää omalta osaltaan kiertotaloutta laajemmassa mittakaavassa, samalla kun se avaa logistiikka- ja teknologiayrityksille merkittäviä bisnesmahdollisuuksia sekä Suomessa että vientimarkkinoilla.

Lisätietoa:  www.vtt.fi/sites/AARRE

outikettunen


Outi Kettunen

Erikoistutkija
outi.kettunen(a)vtt.fi

Twitter: @outi_kettunen

 

Maria Antikainen VTT


Maria Antikainen

Erikoistutkija
maria.antikainen(a)vtt.fi
Twitter: @MariaAntikainen

 

 

Anna Aminoff VTT
Anna Aminoff 
Erikoistutkija
anna.aminoff(a)vtt.fi
Twitter: @AminoffAnna

 

 

AARRE-projektissa luotiin VTT:n johdolla uutta, käyttäjälähtöistä kiertotalouden liiketoimintaa. Projekti oli elinkeinoelämän kanssa verkottunut tutkimushanke (2015–2017), jossa Tekes oli päärahoittajana. Muita tutkimusorganisaatioita olivat VTT:n lisäksi SYKE sekä Helsingin yliopiston Kuluttajatutkimuskeskus. AARRE-hankkeen kumppanit olivat Lassila & Tikanoja, Destaclean, CoreOrient, Eurokangas, Not Innovated Here sekä Kemianteollisuus ja Teknologiateollisuus. AARRE-projekti päättyi 30.11.2017.

Altistuvatko kaupan alan työntekijät tuontitavaroista haihtuville kemikaaleille?

Päänsärkyä, huonoa oloa, ihottumaa. Kaupan alalla työskentelevät kärsivät ajoittain erilaisista oireista, joille on vaikea löytää syytä. Voisiko syynä olla kaupassa käsiteltävät tuotteet ja niistä mahdollisesti haihtuvat aineet? Asiaa on nyt selvitetty kaupan alan toimijoiden, Työsuojelurahaston ja VTT:n rahoittamassa tutkimuksessa.

Aikaisempien tutkimusten perusteella tiedetään, että kuljetuskonttien ilmatilassa esiintyy erilaisia kemikaaleja jopa ihmisille haitallisia määriä.

Osa aineista lisätään konttiin tarkoituksella joko torjumaan lastin vaurioitumista matkan aikana tai ehkäisemään vieras­lajien siirtymistä mantereelta toiselle. Osa vapautuu kuljetettavista tavaroista. Viimeksi mainitut ovat peräisin tuotteissa käytetyistä aineista kuten liimoista, lakoista maaleista tai tuotteen raaka-aineesta. Tuotteista peräisin olevia kemikaaleja on satunnaisesti havaittu konteissa ihmisille haitallisia määriä. Kaasupitoisuuksia valvotaan nykyisin useissa logistiikkakeskuksissa kontteja purettaessa, mutta sen jälkeen niitä ei seurata.

Uutta tietoa haitallisten aineiden esiintymisestä kaupan logistiikkaketjussa

Tutkimme keväällä 2016 käynnistyneessä hankkeessa kuljetuskonteissa esiintyviä aineita ja niiden pitoisuuksia tuontitavaroiden purkamisesta kontista aina myyntiin saattamisen saakka. Mittasimme 14 merikuljetuskontin ilmatilassa olevia yhdisteitä. Suurimmassa osassa konteista (86 %) ei havaittu haitallisia määriä haitallisia aineita.

Vain kahdesta tuote-erästä haihtui ihmisille haitallisia aineita: metanolia ja ammoniakkia. Metanolin määrä kontin ilmassa oli tuote-erän vastaanoton ja purun aikana noin kymmenesosa se haitalliseksi tunnetusta pitoisuudesta (HTP-arvo). Toisesta tuote-erästä havaittiin ihmisille haitallista ammoniakkia tuotteen vastaanoton yhteydessä. Ammoniakin pitoisuus kontissa tuotteita sisältävien pahvilaatikoiden välissä ylitti jopa lyhyelle altistukselle asetetun HTP(15min)-arvon. Työntekijöiden turvallisuus varmistettiin tuotteiden vastaanoton ja kontin purkamisen aika­na tehokkailla henkilösuojaimilla.

Haitallinen aine voi olla havaittavissa vielä myymälässäkin

Molemmissa tapauksissa kaasupitoisuudet pienenivät tuote-erän käsittelyn edetessä. Kaksi vuorokautta myöhemmin tuotteen myyntikunnostuksessa ammoniakkia oli edelleen selvästi mitattavissa, mutta ei kuitenkaan haitallisia määriä.

Seitsemän viikkoa myöhemmin, kun tuotteet kerättiin varastosta myymälöihin lähteviin eriin, ammoniakkipitoisuus mitattiin uudelleen muovipussin sisältä. Se oli edelleen samalla tasol­la kuin myyntikunnostuksessa.

Tuote-erä tutkittiin vielä myymälässä ennen pakkausten avaamista ja ripusta­mis­ta myyntitelineeseen. Muovipussista mitattu pitoisuus oli kuljetuksen aikana pienentynyt vain hieman. Työpisteen ilmatilan ammoniakkipitoisuudet olivat kuitenkin pieniä: korkein pitoisuus, joka oli noin 8 % haitalliseksi tunnetusta pitoisuudesta, mitattiin tavaran vastaanotossa logistiikkakeskuksessa. Myyntivaiheessa pitoisuus oli vain noin 2 % haitallisesta arvosta.

Työntekijät eivät altistuneet korkeista pitoisuuksista huolimatta

Samaan aikaan VTT:n pitoisuusmittausten kanssa Työterveyslaitos mittasi tiettyjen kaasujen pitoisuuksia työntekijöiden hengitysvyöhykkeeltä.

Pitoisuudet olivat pieniä ja selvästi alle haitallisiksi tunnettujen pitoisuuksien. Vaikka tutkimuksessa mitatut pitoisuudet olivat pieniä, ihmisiä altistavat aineet ja niiden pitoisuudet voivat vaihdella kontista ja tavarayksiköstä toiseen. Tähän tulisikin varautua jo työtä suunniteltaessa.

Huomio konttien ja tavarayksiköiden käsittelyyn avaamisen ja purkamisen yhteydessä

Työpaikoilla olisi hyvä olla konttien ja tavarayksiköiden käsittelyyn selvä prosessi ja riittävän kattavat mittausmenetelmät.

Konttien tuulettaminen ja pitoisuuden mittaus ennen tyhjennystyön aloittamista vähentää riskiä altistua haitallisille aineille, samoin kuin avoimet työtilat ja hyvä ilmanvaihto eri työpisteissä.

Tieto havaituista kaasupitoisuuksista pitää välittää logistiikkaketjussa seuraavaan työvaiheeseen, jossa työntekijän altistuminen on mahdollista. Näin mahdolliset kaasut voidaan ottaa huomioon tavarayksikön käsittelyssä ja tehdä esimerkiksi lisämittauksia, parantaa ilmanvaihtoa ja käyttää henkilösuojaimia.

Kemikaaliriskin tunnistaminen on hankalaa

Usein konttien merkinnät ovat puutteellisia eivätkä aina täytä kansainvälisten sopimusten edellyttämiä kaasutusainekäsittelyn vaatimuksia. Lastista haihtuvien haitallisten aineiden esiintymisen ennakointi on käytännössä mahdotonta.

Kattavien mittausten toteuttaminen on nykylaitteilla hankalaa, sillä kenttäkäyttöön sopivia laitteita, jotka pystyisivät mittaamaan kaikkia mahdollisesti esiintyviä haitallisia aineita riittävän pienissä pitoisuuksissa, ei ole vielä markkinoilla. Tämän vuoksi mittauksia on tehtävä useilla eri menetelmillä.

Kemikaaliriskiä vähentäisi tiedonkulun parantaminen koko logistiikkaketjussa haitallisten aineiden esiintymisen osalta aina tavaran toimittajalta läpi koko logistiikkaketjun vähittäiskauppaan saakka. Se parantaisi työntekijöiden turvallisuutta koko toimitusketjussa ja auttaisi pitämään altistuminen niin pienenä kuin mahdollista.

Julkaisemme projektin tulokset lokakuussa 2017.

Marja Pitkänen VTT

Marja Pitkänen
erikoistutkija
puh. 040 5787923
marja.pitkanen (a) vtt.fi