Evolution of waste management concepts: recycling to resource economy in the context of Industry 4.0 and 5.0

Abstract

Актуальність дослідження визначається загостренням глобальної проблеми поводження з відходами на тлі прискорення цифрової трансформації виробничих систем. Щорічно у світі утворюється понад 2 млрд тонн твердих побутових відходів, а до 2050 року цей показник, за різними оцінками, зросте до 3,4-3,8 млрд тонн, тоді як частка переробленої продукції залишається критично низькою навіть у розвинених країнах. Мета роботи полягала в тому, щоб систематизувати еволюцію концептуальних підходів до поводження з відходами від їх захоронення до формування ресурсної економіки, оцінити роль інституційних та регуляторних механізмів у цьому переході, а також обґрунтувати вплив технологій Індустрії 4.0 та людиноцентричних принципів Індустрії 5.0 на трансформацію системи управління ресурсами. Методологічну основу становили систематичний огляд літератури, порівняльно-аналітичний та інституційний аналіз наукових публікацій, індексованих у Scopus та Web of Science за 2016-2024 роки, аналіз кейсів корпоративних практик, а також вторинний аналіз офіційних звітів і нормативно-правових актів ЄС. Виявлено шість концептуальних етапів еволюції поводження з відходами, встановлено порогову залежність між ставкою мита на захоронення (landfill tax) та рівнем переробки в країнах ЄС залежно від регуляторних інструментів, визначено роль технологій ШІ, IoT, блокчейну та цифрових паспортів продуктів як каталізаторів замкненого матеріального циклу в логіці Індустрії 4.0, а також обґрунтовано концепцію «Циркулярна економіка 5.0», яка інтегрує людиноцентричність, резилієнтність та ресурсоефективність. Практична цінність роботи полягає у формуванні авторської концептуальної моделі переходу до ресурсної економіки в умовах Індустрії 5.0, що може слугувати основою для розробки стратегій «зеленого» відновлення України в умовах повоєнної відбудови.

The relevance of the study is conditioned by the aggravation of the global problem of waste management against the background of accelerating digital transformation of production systems. More than 2 billion tonnes of solid household waste are generated annually in the world, and by 2050 this figure, according to various estimates, will grow to 3.4-3.8 billion tonnes, while the share of processed products remains critically low even in developed countries. The purpose of the study was to systematise the evolution of conceptual approaches to waste management its disposal to the development of a resource economy, to assess the role of institutional and regulatory mechanisms in this transition, and to substantiate the impact of Industry 4.0 technologies and human-centred Industry 5.0 principles on the transformation of the resource management system. The methodological basis was a systematic review of the literature, comparative and analytical and institutional analysis of scientific publications indexed in Scopus and Web of Science for 2016-2024, analysis of corporate practice cases, and a secondary analysis of official reports and EU regulations. Six conceptual stages of waste management evolution have been identified, a threshold relationship between the rate of the landfill tax and the level of recycling in the EU countries has been established depending on regulatory instruments, the role of AI, IoT, blockchain, and digital product passports as catalysts for a closed material cycle in Industry 4.0 logic has been determined, and the concept of “Circular Economy 5.0”, which integrates human-centredness, resilience, and resource efficiency, has been substantiated. The practical significance of the study lies in the development of the author’s conceptual model of transition to a resource economy in the context of Industry 5.0, which can serve as a basis for developing strategies for the “green” restoration of Ukraine in the context of post-war reconstruction.

Актуальність дослідження визначається загостренням глобальної проблеми поводження з відходами на тлі прискорення цифрової трансформації виробничих систем. Щорічно у світі утворюється понад 2 млрд тонн твердих побутових відходів, а до 2050 року цей показник, за різними оцінками, зросте до 3,4-3,8 млрд тонн, тоді як частка переробленої продукції залишається критично низькою навіть у розвинених країнах. Мета роботи полягала в тому, щоб систематизувати еволюцію концептуальних підходів до поводження з відходами від їх захоронення до формування ресурсної економіки, оцінити роль інституційних та регуляторних механізмів у цьому переході, а також обґрунтувати вплив технологій Індустрії 4.0 та людиноцентричних принципів Індустрії 5.0 на трансформацію системи управління ресурсами. Методологічну основу становили систематичний огляд літератури, порівняльно-аналітичний та інституційний аналіз наукових публікацій, індексованих у Scopus та Web of Science за 2016-2024 роки, аналіз кейсів корпоративних практик, а також вторинний аналіз офіційних звітів і нормативно-правових актів ЄС. Виявлено шість концептуальних етапів еволюції поводження з відходами, встановлено порогову залежність між ставкою мита на захоронення (landfill tax) та рівнем переробки в країнах ЄС залежно від регуляторних інструментів, визначено роль технологій ШІ, IoT, блокчейну та цифрових паспортів продуктів як каталізаторів замкненого матеріального циклу в логіці Індустрії 4.0, а також обґрунтовано концепцію «Циркулярна економіка 5.0», яка інтегрує людиноцентричність, резилієнтність та ресурсоефективність. Практична цінність роботи полягає у формуванні авторської концептуальної моделі переходу до ресурсної економіки в умовах Індустрії 5.0, що може слугувати основою для розробки стратегій «зеленого» відновлення України в умовах повоєнної відбудови.