Economic and energy analysis of the production cycle of new vegetable and legume products as a mean to reduce the energy consumption of foods with an equal caloric intake

This work explores in depth the economic and energy values involved in plant-based food production, focusing on legume products. In this regard, we intend to study the reduction of energy consumption and environmental impacts for the same nutritional and protein values. The three sections in which this study is divided deal with the different aspects of sustainability, circular economy and life cycle analysis in the realm of food produced from pulses. Firstly, places the concept within the agri-food industry, outlines the current state of the art in the context of global developments of circular strategies, discusses the various levels of circular approaches adoption in the agro-food industry and sustainable development models in food production. This part of the study offers an in-depth analysis of the literature, with a focus on the industrial transformation side, and is linked to the third part that develops an empirical case study. The second section closely examined how diets affects sustainability, and their relations with legumes supply chains in Latin America and, in detail, of legumes sourced in Argentina. We explore the environmental and economic impacts of local legume farming that underpin sustainable agriculture and food security, and the related health benefits of a more plant-based diet in Latin America. To this purpose, we relied on the paradox of abundant resources with limited local demand and over exportation, supported by a literature review. In the third section, we focus on the gate-to-gate life cycle assessment of legume products produced by the Italian company located in the province of Ferrara. This analysis provides us with an empirical estimate of the environmental impact of plant-based food systems, using legume products as a case study. Inventory data and environmental impacts of production chains are analyzed according to standards of ISO 14040 regarding energy efficiency and carbon footprints. These results are discussed within the general context of food sustainability and suggest future research directions and practical ways for improving energy efficiency and waste minimisation in food production. This section presents the results of the pilot life cycle assessment, conclusions and possible policy advices arising from it. Finally, we place these findings in perspective by offering some suggestions on the direction of further research. The work contributes to an increasingly relevant discussion on the sustainability of food systems, in which plant-based foods products could represent real breakthroughs in reducing energy use, in combination with increased food security and a healthier and more sustainable diet.

Questo lavoro esplora in profondità i valori economici ed energetici coinvolti nella produzione di alimenti a base vegetale, con particolare attenzione ai prodotti derivati dai legumi. In questo contesto, l'obiettivo è analizzare la riduzione del consumo energetico e degli impatti ambientali, mantenendo inalterati i valori nutrizionali e proteici. Lo studio è suddiviso in tre sezioni, ciascuna delle quali affronta un diverso aspetto della sostenibilità, dell’economia circolare e dell'analisi del ciclo di vita nell'ambito della produzione alimentare a base di legumi. La prima sezione inserisce il concetto di sostenibilità nell'industria agroalimentare, delineando lo stato dell'arte attuale in relazione agli sviluppi globali delle strategie circolari. Vengono discussi i diversi livelli di adozione degli approcci circolari nell'industria agroalimentare e i modelli di sviluppo sostenibile nella produzione alimentare. Questa parte dello studio offre una panoramica approfondita della letteratura esistente, con un focus specifico sulla trasformazione industriale, e si collega alla terza sezione che presenta un caso di studio empirico. La seconda sezione analizza in dettaglio l'impatto delle diete sulla sostenibilità e le interazioni con le filiere dei legumi in America Latina, concentrandosi in particolare sui legumi provenienti dall'Argentina. Vengono esplorati gli impatti ambientali ed economici della coltivazione locale di legumi, che supportano l'agricoltura sostenibile e la sicurezza alimentare, nonché i benefici per la salute derivanti da una dieta maggiormente basata su alimenti vegetali in America Latina. A tale scopo, si fa riferimento al paradosso di risorse abbondanti ma con una domanda locale limitata e una forte esportazione, supportato da una revisione della letteratura. La terza sezione si concentra sulla valutazione del ciclo di vita gate-to-gate dei prodotti a base di legumi prodotti da un'azienda italiana situata nella provincia di Ferrara. Questa analisi fornisce una stima empirica dell'impatto ambientale dei sistemi alimentari a base vegetale, utilizzando i legumi come caso di studio. I dati di inventario e gli impatti ambientali delle catene di produzione vengono analizzati secondo gli standard ISO 14040, con particolare attenzione all'efficienza energetica e alle impronte di carbonio. I risultati sono discussi nel contesto più ampio della sostenibilità alimentare e suggeriscono possibili direzioni future per la ricerca e pratiche concrete per migliorare l’efficienza energetica e la riduzione dei rifiuti nella produzione alimentare. In questa sezione vengono presentati i risultati della valutazione del ciclo di vita pilota, le conclusioni e le possibili implicazioni politiche. Infine, il lavoro offre una riflessione complessiva sui risultati ottenuti, proponendo spunti per futuri sviluppi della ricerca. L'analisi contribuisce a una discussione sempre più rilevante sulla sostenibilità dei sistemi alimentari, in cui i prodotti a base vegetale potrebbero rappresentare una vera e propria innovazione nella riduzione dei consumi energetici, congiuntamente a un aumento della sicurezza alimentare e a una dieta più sana e sostenibile.