This thesis presents how circularity indicators successfully can be used to generate concrete design improvements for commercial machines with the aim of making them better adapted to the Circular Economy. By using a methodology based on workshops, assessment of circular maturity from BS8001:2017- Framework for implementing the principles of the circular economy in organizations – guide, and use of the circularity indicator Circularity Measurement Toolkit (CMT) a fully automated coffee machine became 4 percent improved in the circular performance and an 80 percent landfill waste reduction was achieved. As Circular Economy is becoming more accepted as the idea of moving forward towards a more sustainable future, topics on how to measure circularity for organizations and products are increasing. Apart from using circularity indicators together with ecodesign strategies in a case for the first time, this thesis also investigates how a  circular transition of a manufacturing company can be communicated to stakeholders.  With a slight modification of the circularity indicator CMT, the assessment provided a percentage on how circular a fully automated coffee machine is. Identified hotspots in the CMT, matched with areas with improvement potential at the case company, results in three concepts of improvement suggestions. The three concepts are: (1) a modular front to the machine to enable remanufacturing/recycling of the front, presents the option of changing the look of the machine without buying a new one, and lowers the amount of landfill waste, (2) The identity of Luna the barista is integrated into the interface of the coffee machine for emotional durability, and (3) suggestions of how a company can communicate their circular transition through sustainability reports are presented. Both the methodology, the use of circularity indicators to generate design suggestions, and the general idea of concepts are believed to be applicable to any commercial machine in order to improve the circular performance.

Circularity is a trending topic in research and in marketing documents from companies, as this notion is essential to move towards sustainability. However, there is no tool assessing the circularity of a manufactured product at a meso-level, i.e. on the product’s perspective, even though the same kind of tools exists for environmental impact. Such a tool could be very relevant to use at different stages of product development or even to harmonize the circularity indicators used by stakeholders at different levels, who are currently communicating using different metrics. To fill this research gap, a framework is proposed to measure circularity of Swedish automotive products, as road transportation is one of the sectors with the highest environmental impacts in Europe. Three indicators have been proposed to monitor circularity around industrial waste, energy use and electronic materials waste, building the foundations for a circularity monitoring framework. These three indicators are combining measurements and strategies from scientific literature as well as good practices from Swedish automotive industries. The indicators have been tested using representative data from online sources and assumed datapoints, the results of these simulations have been assessed by experts from the industry. They confirmed that such a tool would be relevant as it shows areas of improvement to increase the circularity of a product. Using only data available online and the framework developed, the industrial waste indicator of a representative product from the Swedish automotive industry has been calculated to be 38% with an accuracy of 66%, showing the ease of use of the tool developed. Energy and electronic waste indicators have been calculated to be 7.7% and 24% respectively for the case studied. Results shows that value of indicators tend to decrease with the accuracy increasing, which highlights the importance of an accuracy measurement associated with it. More aspects could be added to the existing framework to have a complete picture of the circularity of a product, as the tool is flexible and adaptable, but results shows that it is already possible to use it in its current state of development and could help companies when making decisions about circularity. / Cirkularitet är ett trendigt ämne i forskning och i företagens marknadsföringsdokument, eftersom begreppet är viktigt för omställningen mot hållbarhet. Det finns dock inget verktyg för att bedöma en tillverkad produkts cirkularitet på mesonivå, dvs. ur produktperspektivet, även om det finns samma typ av verktyg för miljöpåverkan. Ett sådant verktyg skulle kunna vara mycket relevant att använda i olika skeden av produktutvecklingen eller till och med för att harmonisera de cirkuläritetsindikatorer som används av intressenter på olika nivåer, som för närvarande kommuniceras med hjälp av olika mått. För att fylla denna forskningslucka föreslås ett ramverk för att mäta cirkulariteten hos svenska bilprodukter, eftersom vägtransporter är en av de sektorer som har störst miljöpåverkan i Europa. Tre indikatorer har föreslagits för att mäta cirkulariteten för industriavfall, energianvändning och elektroniskt materialavfall, vilket utgör grunden för ett ramverk för mätning av cirkularitet. Dessa tre indikatorer kombinerar mätningar och strategier från vetenskaplig litteratur samt god praxis från svensk bilindustri. Indikatorerna har testats med hjälp av representativa data från onlinekällor och antagna datapunkter, resultaten av dessa simuleringar har bedömts av experter från industrin. De bekräftade att ett sådant verktyg skulle vara relevant eftersom det visar förbättringsområden för att öka en produkts cirkularitet. Genom att endast använda data som finns tillgängliga online har indikatorn för industriavfall för en representativ produkt från den svenska bilindustrin beräknats till 38 % med en noggrannhet på 66 %, vilket visar att det utvecklade verktyget är lätt att använda. Indikatorerna för energi- och elektronikavfall har beräknats till 7,7 % respektive 24 % för det studerade fallet. Resultaten visar att indikatorernas värde tenderar att sjunka med ökande noggrannhet, vilket understryker vikten av en noggrannhetsmätning i samband med detta. Fler aspekter skulle kunna läggas till i det befintliga ramverket för att få en fullständig bild av en produkts cirkularitet, eftersom verktyget är flexibelt och anpassningsbart, men resultaten visar att det redan är möjligt att använda det i dess nuvarande utvecklingsstadium och att det skulle kunna hjälpa företag när de fattar beslut om cirkularitet.

The circular economy is promoted by the EU, governments, and businesses all over the world as a concept to reach a sustainable future. The concept is embedded into the UN Sustainable Development Goals for 2030 and aims to decouple economic growth and environmental pressure. Many studies have been conducted on the circular economy in recent years but the research on the actual environmental performance of the concept is limited. To move forward with the concept of the circular economy and reach a sustainable future, the environmental performance must be investigated. In this thesis, the environmental impact of circularity in products is investigated by comparing the environmental impact from one circular and one linear product case. To achieve this, the environmental impact and the degree of circularity is calculated with two different methods. The circularity is calculated with a circularity indicator called the Linear Flow Ratio and the environmental impact is assessed with the environmental evaluation technique Life Cycle Assessment (LCA). In the LCAs, the cases are compared for different environmental impact categories (e.g. global warming). The product that is investigated is an LED lighting fixture from the company 2P1. The circular case is based on a leasing business model and includes remanufacturing, reuse and recycling. The linear case includes production, sales, use, and disposal. The LCA results show that the environmental impact from the circular case is lower for all environmental impact categories. The environmental impact is almost exclusively from the manufacturing phase (including extraction and production of raw materials) and the use phase. The circularity results from the Linear Flow Ratio show contradicting results, presenting that the degree of circularity is higher for the linear case. By comparing the results to calculations from another circularity indicator (Material Circularity Indicator), it is concluded that a unified framework for circularity measurements is required. / Cirkulär ekonomi är introducerat av EU, länder och företag över hela världen som ett koncept för att nå en hållbar framtid. Den cirkulära ekonomin är en del av arbetet mot agenda 2030 för hållbar utveckling och strävar efter att frånkoppla ekonomisk tillväxt från miljöpåverkan. Det har forskats mycket på cirkulär ekonomi under de senaste åren men studier som undersöker det miljömässiga utförandet av konceptet saknas. För att fortsätta att utveckla konceptet och för att nå en hållbar framtid så måste den miljömässiga påverkan från cirkularitet undersökas. I denna studie undersöks miljöpåverkan från cirkularitet hos produkter genom att jämföra miljöpåverkan från ett cirkulärt och ett linjärt fall. Miljöpåverkan och cirkularitetsgraden beräknas med två olika metoder. Cirkulariteten beräknas med cirkularitetsindikatorn Linear Flow Ratio och miljöpåverkan analyseras men livscykelanalys. I livscykelanalyserna värderas miljöpåverkan för de två fallen för olika påverkanskategorier (t.ex. global uppvärmning). Produkten som undersökt är en LED-armatur från företaget 2P1. Det cirkulära fallet basers på uthyrning av armaturerna och innehåller renovering, återanvändning och återvinning. Det linjära fallet innehåller produktion, försäljning, användning och bortskaffande av produkten. Resultaten från livscykelanalyserna visar att det cirkulära fallet medför mindre miljöpåverkan för alla kategorier. Miljöpåverkan kommer nästan enbart från produktion (inklusive material) samt användning. Cirkularitetsresultaten från Linear Flow Ratio visar motsägelsefulla resultat då det linjära fallet har en högre cirkularitetsgrad än det cirkulära fallet. Genom att jämföra resultaten med beräkningar från en annan cirkularitetsindikator (Material Circularity Indicator) kan det fastställas att ett enhetligt ramverk för beräkning av cirkularitet är nödvändigt framöver.

Cette thèse fournit des clés pour mesurer, améliorer et piloter la performance de circularité de produits industriels à différentes échelles d’implémentation de l’économie circulaire (micro, meso, macro). Plusieurs indicateurs de circularité y sont expérimentés au travers d’un cas d’étude industriel et une analyse critique de ces indicateurs est effectuée au regard, entre autres, du paradigme de l’économie circulaire, et de leur intégration dans les pratiques industrielles de (re)conception et développement de produits et services. Dans le même temps, en réponse au nombre croissant d’indicateurs de circularité développés, de périmètres et d’ambitions inégales, une taxonomie d’indicateurs de circularité est proposée dans le but de clarifier le flou actuel autour de cette nébuleuse d’indicateurs de circularité. Cette classification ordonnée d’indicateurs est accompagnée de son outil informatique d’aide à la sélection afin de faciliter leurs usages appropriés. Un nouvel indicateur de circularité est également développé et expérimenté, puis des recommandations pour le développement d’indicateurs futurs sont discutées. Bien que les indicateurs évoqués dans la thèse aient pour vocation à être utilisés pour tout type de secteur, l’industrie des véhicules lourds en est le cadre d’application. En effet, en l’absence de réglementation européenne sur la fin de vie de ces véhicules, il s’agit d’identifier, de questionner et de tester les leviers d’actions que cette industrie peut activer pour améliorer sa performance dans une perspective d’économie circulaire.Tout d’abord, les meilleures pratiques et les défis actuels de l’industrie des véhicules légers et des véhicules lourds sont mis en exergue au regard des quatre pierres angulaires de l’économie circulaire définis par la Fondation Ellen MacArthur (conception circulaire, nouveaux modèles d’affaires, logistique inversée, écosystème) et des quatre boucles principales du modèle circulaire (maintenance, réutilisation, reconditionnement, recyclage). Ces pratiques exemplaires sont synthétisées au sein d’un guide de deux pages pour faciliter leur diffusion et adoption par les praticiens industriels désirant mettre en oeuvre de tels modèles de circularité. Par la suite, une étude industrielle pilote a été menée avec un constructeur d’engins de manutention cherchant à développer son activité de reconditionnement d’engins en fin de vie. Inspiré par des investigations sur le terrain couplé à un état de l’art étendu, une modélisation multi-échelles – a) engin et composants clés, b) processus de démantèlement, c) filières de valorisation – a permis (i) de proposer et de valider une amélioration (en temps et en ressources) des opérations de démontage d’un point de vue organisationnel et technique, (ii) d’effectuer une analyse économique et environnementale des activités de démantèlement et de valorisation. Un premier outil d’aide à la décision a également été conçu pour accompagner l’industriel dans la valorisation optimale de son engin en fin de vie. Des réflexions sur la généralisation et transposition des approches développées à d’autres engins ou secteurs sont données, ainsi que des pistes de recherche prometteuses pour accomplir davantage la transition vers une économie circulaire – effective, efficiente et durable. / Implementing circular economy practices is increasingly acknowledged as a convenient solution to meet the goals of sustainable development. Meanwhile, there is at present no recognized way of measuring how effectively a region or a company is in making the transition to a circular economy, nor holistic monitoring tools for supporting such a process. New methods and tools are required to support industrial practitioners in their transition towards more circular practices, as well as to monitor the effects of circular economy adoption. In absence of regulations addressing the end-of-life management of their fleet, the heavy vehicles industry is both a challenging and promising industrial sector – of huge economic and environmental importance, but barely addressed from a research perspective – that needs to be boosted in its move to a more circular economy. An in-depth preliminary study reveals indeed huge potential to develop circular strategies and solutions in the heavy vehicles sector. This research explores the improvement potential for closing industrial material and components loops.On this basis, the objectives of the present Ph.D. thesis are: to provide an integrated and comprehensive framework to measure, improve and monitor the circularity performance of complex industrial systems; to identify the best mechanisms and action levers to close the loop on heavy vehicles and associated key components - providing thus decision-making support for the end-of-life management of heavy vehicles. At the intersection of design engineering and industrial ecology, this Ph.D thesis - by articles - aims to provide new meaningful insights both for academics and industrial practitioners. In fact, for each chapter, academic publications and industrial deliverables are given, illustrating and disseminating both theoretical contributions and practical implications. For instance, it includes: a proposed taxonomy of circularity indicators and its associated selection tool; an experimentation and critical analysis of several circularity indicators on a heavy vehicle’s key component; the design of a multi-tool methodology to model, simulate and quantify the impact of potential circular strategies; an industrial pilot study on an end-of-life heavy vehicle, dealing with the techno-economic and environmental analysis of possible recovery options.