Blockchain-driven circular economy : enhancing transparency and collaboration across global value chains

Abstract

Abstract

While international business and environmental sustainability may seem contradictory, the growing environmental impact of global trade has made it essential for firms and policymakers to adopt more sustainable models. The circular economy (CE) offers a promising pathway by shifting from a linear model of production and consumption to one focused on reducing waste and maximizing resource use. Despite its potential, advancing CE in global contexts presents key challenges, including limited collaboration, poor transparency, and a lack of technical knowledge among stakeholders.

This dissertation explores the potential of blockchain technology (BT), a core Industry 4.0 tool, to address these challenges. While Industry 4.0 technologies have enhanced sustainability by optimizing processes and resource use, BT offers additional opportunities to improve collaboration and transparency in CE practices. This research identifies barriers within the CE framework and evaluates how BT can address them. It also examines the complexities of CE implementation across international contexts, particularly in global value chains (GVCs), which are often hindered by fragmented coordination and limited information sharing—both critical for effective CE adoption. Given BT’s own complexities, the study also investigates the difficulties involved in applying it to CE initiatives.

The dissertation consists of four research articles. The first three focus on CE adoption at different levels: micro (firms), meso (industrial clusters), and macro (policy frameworks), aligning with a commonly used classification. The fourth article synthesizes findings to highlight shared challenges and potential solutions. Expert interviews and triangulation with existing theory provide deeper insight into barriers and opportunities for CE in international contexts.

This study contributes by: (1) offering a multilevel analysis of CE adoption using diverse expert data; (2) introducing an international business perspective on BT’s role in GVCs; and (3) distinguishing blockchain types most suited for CE. A framework for multilevel BT adoption is proposed.

Tiivistelmä

Kansainvälinen liiketoiminta ja ympäristön kestävyys voivat vaikuttaa ristiriitaisilta, mutta kansainvälisen kaupan kasvavat ympäristövaikutukset ovat pakottaneet yritykset ja päättäjät etsimään kestävämpiä toimintamalleja. Kiertotalous (CE) tarjoaa lupaavan ratkaisun siirtymällä lineaarisesta tuotanto- ja kulutusmallista malliin, joka keskittyy jätteen vähentämiseen ja resurssien tehokkaaseen hyödyntämiseen. CE:n edistäminen globaalissa kontekstissa tuo kuitenkin mukanaan haasteita, kuten yhteistyön puutteen, heikon läpinäkyvyyden ja sidosryhmien teknisen osaamisen puutteet.

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan lohkoketjuteknologian, Teollisuus 4.0:n keskeisen työkalun, mahdollisuuksia näiden haasteiden ratkaisemiseksi. Vaikka Teollisuus 4.0 -teknologiat ovat jo tukeneet kestävyyttä prosessien ja resurssien optimoinnilla, lohkoketju tarjoaa lisämahdollisuuksia CE:n yhteistyön ja läpinäkyvyyden parantamiseen. Tutkimuksessa tunnistetaan CE-kehyksen keskeiset esteet ja arvioidaan, miten lohkoketju voi auttaa niiden ratkaisemisessa. Lisäksi tarkastellaan CE:n käyttöönottoa kansainvälisissä konteksteissa, erityisesti globaaleissa arvoketjuissa (GVC), joita usein vaikeuttavat hajautunut koordinointi ja rajallinen tiedonvaihto. Lohkoketjuun liittyvien monimutkaisuuksien vuoksi tutkimuksessa tarkastellaan myös sen käyttöönottoon liittyviä haasteita.

Väitöskirja koostuu neljästä artikkelista. Kolme ensimmäistä keskittyvät CE:n mikro- (organisaatiot), meso- (klusterit) ja makrotasoihin (politiikkakehykset). Neljäs artikkeli kokoaa yhteen havaintoja, tunnistaa yhteisiä haasteita ja ehdottaa ratkaisuja. Analyysi perustuu asiantuntijahaastatteluihin ja teoreettiseen triangulointiin, tarjoten syvempää ymmärrystä CE:n esteistä ja mahdollisuuksista kansainvälisissä yhteyksissä.

Tutkimus tarjoaa kolme keskeistä panosta: (1) monitasoisen analyysin asiantuntija-aineistolla, (2) kansainvälisen liiketoimintanäkökulman lohkoketjun roolista GVC:ssä ja (3) tarkastelun siitä, mitkä lohkoketjuteknologiat soveltuvat parhaiten CE-tarkoituksiin.

<div lang="en" class="abs"> <p class="abs_header">Original papers</p> <ol type="I"> <li> <p>Hurmelinna Laukkanen, P., Acosta, E., &amp; Haapanen, L. (in press). Building a sustainable future: The intersection of circular economy, global value chains, and blockchain technology. European J. of International Management, 1(1), 10065507. DOI: 10.1504/EJIM.2024.10065507 </p> </li> <li> <p>Llano, E. A., Hurmelinna-Laukkanen, P., &amp; Haapanen, L. (2025). Navigating Circular Economy Barriers through Blockchain Technology: A Meso-Level Examination. Environmental Innovation and Societal Transitions, Journal. Manuscript submitted for publication. </p> </li> <li> <p>Acosta Llano, E., Hurmelinna-Laukkanen, P., &amp; Haapanen, L. (2025). Blockchain for the circular economy, implications for public governance. International Journal of Public Sector Management, 38(1), 30&ndash;52. https://doi.org/10.1108/IJPSM-12-2023-0365 <a href="https://doi.org/10.1108/IJPSM-12-2023-0365">https://doi.org/10.1108/IJPSM-12-2023-0365</a></p> <p><a href="https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202408145413">Self-archived version</a></p> </li> </ol> </div>

<div lang="fi" class="abs"> <p class="abs_header">Osajulkaisut</p> <ol type="I"> <li> <p>Hurmelinna Laukkanen, P., Acosta, E., &amp; Haapanen, L. (in press). Building a sustainable future: The intersection of circular economy, global value chains, and blockchain technology. European J. of International Management, 1(1), 10065507. DOI: 10.1504/EJIM.2024.10065507 </p> </li> <li> <p>Llano, E. A., Hurmelinna-Laukkanen, P., &amp; Haapanen, L. (2025). Navigating Circular Economy Barriers through Blockchain Technology: A Meso-Level Examination. Environmental Innovation and Societal Transitions, Journal. Manuscript submitted for publication. </p> </li> <li> <p>Acosta Llano, E., Hurmelinna-Laukkanen, P., &amp; Haapanen, L. (2025). Blockchain for the circular economy, implications for public governance. International Journal of Public Sector Management, 38(1), 30&ndash;52. https://doi.org/10.1108/IJPSM-12-2023-0365 <a href="https://doi.org/10.1108/IJPSM-12-2023-0365">https://doi.org/10.1108/IJPSM-12-2023-0365</a></p> <p><a href="https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202408145413">Rinnakkaistallennettu versio</a></p> </li> </ol> </div>