Enabling Circular Economy with Digital Solutions: Multiple-case study in Finland

Abstract

Circular economy and the benefits of digital solutions are constantly gaining interest among researchers, companies and organizations. The two trends have separately received much attention during the recent years, but the cooperative opportunities of digital solutions in the area of circular economy are still to be further researched. While circular economy is introducing a new approach to consumption by keeping materials in a continuous cycle, digital solutions are generating new opportunities and innovations. The correlation between the two trends has been recognised but the empirical research results on the subject have been missing.

The conducted research focused on gaining insight into benefits, requirements and challenges related to the use of digital solutions in circular economy operations. Four organizations that operate with different circular economy solutions in Finland were interviewed based on current understanding on the subjects gained from scientific literature and expert interviews. As the interviewed companies focused on different areas of circular economy, the research provided results on all three value drivers of circular economy listed as resource efficiency, ex-tending product lifetime and closing material loops.

The different digital technologies used in the context of circular economy were identified and sorted under the categories of data collection, data integration and data analysis technologies. The different categories also resemble the development and implementation status of digital solutions as the earlier technologies are required to achieve development in the next category. Despite large attention on data analysis technologies and the opportunities of Big Data, the development status of most organizations still focuses on data collection solutions revolving around Internet of Things and its applications. Clear benefits can be seen to be achieved with data analysis solutions, but implementations on that level remain to be identified especially on a large scale. Even though the focus is still on data collection technologies, several benefits and effects to promote circular economy through digitalization were identified. This indicates that digital solutions have an important part in circular economy development as large potential is still to be researched with the benefits of data integration and data analysis technologies.

The results on interviews indicated that the requirements on implementing digitalized circular economy match the literature-based results, adding also new findings to the discussion. Customer interaction and consumer decision weighted heavily in the development of circular and digital solutions as the users need to agree on the development decisions for the solution to succeed. Additionally, the challenges found differed largely from the earlier research as the literature-based challenges focused on physical limitation and terminology discussion, where the interviewed organizations pinpointed the importance of finding top experts and solving data ownership issues. At the end, future development areas and directions of digitalized circular economy was discussed where four repeating key areas were identified. The upcoming key areas to follow and develop are the implementation of data analysis technologies, accessibility of customer information, solutions to promote preventive maintenance and effective use of cross-organizational unified systems.

Kiertotalous ja digitaaliset teknologiat keräävät jatkuvasti lisää huomiota tutkijoiden, yritysten ja organisaatioiden keskuudessa. Näitä kahta trendiä on tutkittu viime vuosina huomattavan paljon erillisinä kokonaisuuksina, mutta niiden yhdistelmästä ilmenevät mahdollisuudet ovat vasta äskettäin nousseet tutkimuksen keskiöön. Ilmiönä kiertotalous haastaa perinteisen kulutusmallin, jossa raaka-aineet päätyvät valmistuksen ja käytön jälkeen kaatopaikalle, pitämällä tuotteet mukana materiaalikierrossa. Samaan aikaan digitalisaatio mahdollistaa uusia toimintamalleja ja innovaatioita, joilla materiaaliratkaisujen toteuttamista voidaan tukea entistä tehokkaammin. Näiden kahden trendin välillä voidaan havaita selkeä korrelaatio, mutta sen hyödyntämistä ei vielä ole empiirisesti tutkittu.

Toteutettu tutkimus keskittyy perehtymään digitaalisten ratkaisujen hyötyihin, vaatimuksiin sekä haasteisiin kiertotalouden prosesseissa. Tutkimuksessa haastateltiin neljää suomalaista yritystä, jotka toimivat kiertotalouden parissa ja hyödyntävät ratkaisuissaan digitalisaatiota. Haastattelut perustuivat kirjallisuuteen ja alan ammattilaisilta hankittuun ajankohtaiseen tietoon aiheesta. Tutkimuksessa tarkastellaan kiertotaloutta kolmen kiertotalouden ajurin avulla, joita ovat resurssitehokkuus, tuotteiden elinkaaren pidentäminen sekä materiaalivirtojen sulkeminen. Valittujen yritysten ratkaisut rakentuvat eri ajurien ympärille, joten tutkimuksessa digitalisaation hyötyjä on tarkasteltu laajasti eri lähtökohdista.

Tutkimuksessa tunnistettiin eri digitaaliset teknologiat, joita hyödynnetään kiertotalouden yhteydessä. Teknologiat jaettiin dataa kerääviin, dataa integroiviin ja dataa analysoiviin teknologioihin, joiden tunnistettiin vastaavan myös teknologisen kehityksen tasoja. Seuraavan tason teknologiat vaativat edeltävän tason teknologioiden hyödyntämistä, jolloin dataa analysoivien teknologioiden käyttöönotto vaatii ensin suuria investointeja dataa integroivien ja keräävien teknologioiden implementointiin. Dataa analysoivien teknologioiden suuresta suosiosta huolimatta, niiden hyödyntäminen on vasta vähäisellä tasolla sillä suurin osa yrityksistä kehittää vielä ratkaisuja dataa keräävien teknologioiden ympärillä. Analysoivilla ratkaisuilla koetaan olevan paljon potentiaalia, mutta etenkin suuren mittakaavan ratkaisuja ei kukaan vielä ole toteuttanut. Vaikka digitaalinen kehitys kiertotalouden alueella on vielä alkuvaiheessa, tutkimuksissa tunnis-tettiin useita hyötyjä, joilla etenkin esineiden internetin avulla kiertotalouden toteutusta voidaan tehostaa.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että yritysten haastattelutuloksista sekä alan kirjallisuudesta voidaan havaita yhtenevät vaatimukset digitaalisen kiertotalouden implementoinnille. Vaatimuksissa korostuu asiakasyhteistyö sekä kuluttajiin vaikuttaminen, joilla on suuri merkitys kiertotalouden uusien ratkaisujen kehitykselle. Jotta uusia menetelmiä voidaan onnistuneesti ottaa käyttöön, tulee kuluttajien hyväksyä ja omaksua muutokset omiin käytäntöihinsä. Toisin kuin vaati-mukset, listatut implementoinnin haasteet eroavat merkittävästi kirjallisuuden ja haastattelutulosten välillä. Kirjallisuudessa haasteet perustuvat luonnollisiin rajoituksiin sekä jätteen määrittelyyn, jotka asettavat haasteita toiminnalle, kun haastattelutuloksissa haasteet keskittyvät alan osaajien löytämiseen sekä datan omistajuuskysymysten ratkaisuun. Haastattelujen lopuksi yritysten kanssa keskusteltiin digitaalisen kiertotalouden kehityssuunnista ja tärkeimmistä kohteista, jotka tulevat muuttamaan alaa. Tärkeimmiksi kehityskohteiksi tunnistettiin, analysointi tekno-logioiden implementointi, asiakastietojen hyödyntäminen, ennakoivat huoltamismenetelmät sekä yritysten välisten järjestelmien rakentaminen.